TECNOLOGÍA DE LA CONCENTRACIÓN CENTRIFUGAiimetmat.umsa.edu.bo/archivos/libros/CURSO TECNOLOGIA CENTRIFU… · En la concentración convencional por gravedad, las partículas en

Universidad Mayor de San Andrs Instituto de Investigaciones en Metalurgia y Materiales

Tecnologa de la Concentracin Centrifuga

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN METALURGIA Y MATERIALES

TECNOLOGA DE LA

CONCENTRACIN CENTRIFUGA

AUTOR: ING. ARMANDO ALVAREZ Q.

SEPTIEMBRE DE 2006

LA PAZ - BOLIVIA



INDICE GENERAL

Pag.

1. GENERALIDADES DE LA CONCENTRACIN POR GRAVEDAD

2. GENERALIDADES DE LA CONCENTRACION CENTRIFUGA

3. CONCENTRACION CENTRIFUGA

4. TIPOS DE EQUIPOS CONCENTRADORES CENTRIFUGOS

4.1 CENTRFUGAS DE LECHO SEDIMENTADO

4.1.1. CENTRIFUGADOR CHINO

4.1.2. CENTRIFUGADOR GEKKO

4.2. CENTRIFUGAS DE LECHO FLUIDIZADO

4.2 1. CONCEPTO TEORICO DE LA CONCENTRACION EN

LECHO FLUIDIZADO

4.2.2. CENTRIFUGA KNELSON

4.2.2.1. VENTAJAS

4.2.2.2. RESULTADOS OBTENIDOS CON LA

CENTRIFUGA KNELSON

4.2.2.3. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS

EQUIPOS KNELSON

4.2.2.4. DIAGRAMAS DE FLUJO

4.2.3. CENTRIFUGA FALCON

4.2.3.1. GENERALIDADES

4.2.3.3. CARACTERISTICAS DEL

CENTRIFUGADOR FALCON

4.2.3.4. MODELOS DEL CONCENTRADOR FALCON

4.2.3.5 VARIABLES DE OPERACIN

4.2.3.6. APLICACIN

4.2.3.7. RESULTADOS OBTENIDOS CON LA

CENTRIFUGA FALCON

4.2.3.8. DIAGRAMAS DE FLUJO TIPICOS

4.3. CENTRFUGAS DE LECHO FLUIDIZADO PULSANTE

4.3.1. CONCENTRADOR KELSEY JIG

4.3.1.1. CARACTERISTICAS DE OPERACIN

DEL KELSEY JIG

4.3.1.2. MODELOS DE KELSEY JIG

4.3.1.3.VARIABLES DE OPERACIN

4.3.1.4. APLICACIN

4.2.1.5. RESULTADOS OBTENIDOS CON EL

CONCENTRADOR KELSEY JIG


4.3.2. SEPARADOR MULTI GRAVIMETRICO (GMS)

4.3.1.1. CARACTERISTICAS DE OPERACIN

DEL GMS

1

6

8

8

9

11

13

14

14

16

18

22

24

25

29

29

29

32

40

42

45

49

56

56

56

62

65

68

69

78

83

84



4.3.1.2. VENTAJAS

4.3.1.3. MODELOS DEL CONCENTRADOR GMS

4.3.1.4. APLICACIN

4.3.1.5. CARACTERISTICAS TECNICAS

5. PLANTAS MODULARES

6. BIBLIOGRAFIA

84

84

87

88

89

90



INDICE DE TABLAS

Pag.

TABLA 1:

TABLA 2:

Tabla 3:

Tabla 4:

Tabla 5:

Tabla 6:

Tabla 7:

Tabla 8:

Tabla 9:

Tabla 10:

Tabla 11:

Tabla 12:

Tabla 13:

Tabla 14:

Tabla 15:

Tabla 16:

Tabla 17:

Tabla 18:

Resultados del tratamiento rougher de lodos

de estao (en una unidad)

Condiciones de operacin en el tratamiento de

lodos de estao

Especificaciones tcnicas de la centrifuga

Falcon Modelo C.

Especificaciones tcnicas de la centrifuga

Falcon Serie SB.

Especificaciones de fuerza centrfuga para el

Falcon Modelo SB40.

Comparacin de resultados obtenidos con

equipos Falcon Modelo SB40 de laboratorio y

C400 (Industrial)

Resultados obtenidos con Falcon SB40

Muestra Under Flow Cono Espesador COMIBOL

- Huanuni

Resultados tpicos obtenidos con Falcon SB 40

en el procesamiento de menas aurferas

Procesamiento en Falcon SB40 Relaves xidos

San Miguel (Potos)

Balance Metalrgico de la Flotacin de

Sulfuros

Balance Metalrgico Resumido (Presin de

Agua 0,5 PSI; 30 % Slidos, 25 kg/h

alimentacin.; 300 Gs.)

Caractersticas tcnicas del Kelsey Jig Mod.

J-200

Efecto de los parmetros operacionales del

KCJ 200

Resultados obtenidos de cinco muestras de

yacimiento aluvial de oro

Resultados obtenidos con el KCJ en la

evaluacin de un yacimiento aurfero.

Balance metalrgico del procesamiento de una

mena con oro refractario

Anlisis granulomtrico y tenor de los

productos obtenidos en el procesamiento de

una mena de estao.

Balance metalrgico de la preconcentracin de

casiterita

12

13

34

38

39

46

46

47

48

48

49

62

68

70

70

71

73

75



Tabla 19:

Tabla 20:

Tabla 21:

Balance metalrgico planta 1

Balance metalrgico planta 2

Caractersticas tcnicas de los separadores

Multy Gravimtricos Mozley.

75

75

88



NDICE DE FIGURAS

Figura 1:

Figura 2:

Figura 3:

Figura 4:

Figura 5:

Figura 5 a:

Figura 5 b:

Figura 6:

Figura 7:

Figura 8:

Figura 9:

Figura 10:

Figura 11:

Figura 12:

Figura 13:

Figura 14:

Figura 15:

Figura 16:

Figura 17:

Figura 18:

Figura 19:

Figura 20:

Figura 21:

Figura 22:

Figura 23:

Figura 24:

Figura 25:

Figura 26:

Figura 27:

Figura 28:

Figura 29:

Figura 30:

Separacin en procesamiento de minerales

Mecanismos de separacin

Principio de separacin por medios pesados

Separador Tubular de medios pesados

Jig tipo Denver.

Espiral Humprey

Posicin de las partculas de acuerdo a su

masa volumtrica

Mesa de concentracin

Rangos de operacin de las unidades de

concentracin gravimtrica

Esquema del principio de una taza separadora

Esquema para las expresiones del circulante

en las centrfugas continuas

Esquematizacin de un Centrifugador Chino

Centrifugador GEKKO

Tazn perforado de fluidizacin

Concentrador Knelson

Cono G-5

Knelson KC-MD7.5

Knelson de laboratorio

Knelson serie KC-CD

Knelson KC-XD

Instalacin de varios Equipos de Knelson.

Knelson recuperador de mercurio

Curvas de recuperacion y ley del concentrado

en el procesamiento de mena aurfera

Diagrama de flujo par el procesamiento de mena

aurfera de yacimiento primario

Diagrama de flujo par el procesamiento de

mena aurfera de yacimiento secundario.

Alternativas de ubicacin del Knelson en un

circuito.

Concentrador Knelson Tipo CVD.

Instalacin del concentrador Knelson en un

circuito gravimtrico

Configuracin del rotor Del concentrador

Falcon.

Principio de separacin del concentrador

Falcon.

Falcon Modelo C

Diagrama de balance de fuerzas en

1

2

2

3

3

4

4

5

7

10

10

12

14

16

17

18

19

20

20

21

21

22

23

25

26

27

28

28

30

30

34



Figura 31:

Figura 32:

Figura 33:

Figura 34:

Figura 35:

Figura 36:

Figura 37:

Figura 38:

Figura 39:

Figura 40:

Figura 41:

Figura 42:

Figura 43:

Figura 44:

Figura 45:

Figura 46:

Figura 47:

Figura 48:

Figura 49:

Figura 50:

Figura 51:

Figura 52:

Figura 53:

Figura 54:

Figura 55:

Figura 56:

concentrador Falcon SB

Distribucin de zonas

Falcon modelo SB

Falcon modelo C 4000

Espgots de descarga del preconcentrado

Componentes de control principales del

concentrador Falcon Modelo C.

Instalacin de Falcon Modelo C para el

procesamiento de minerales de hierro.

Circuito para la limpieza de carbn mineral

Instalacin de Falcon Modelo C para la

recuperacin de valores a partir de colas de

flotacin o lixiviacin

Circuito convencional para la recuperacin de

valores de yacimientos secundarios.

Circuito convencional molienda - Falcon

Circuito convencional molienda - Falcon

El jig Kelsey

Esquematizacin del concentrador Kelsey Jig

Rango de trabajo del Kelsey Jig frente a

otros equipos de concentracin gravimtrica

convencionales.

Kelsey Jig Modelo J1300

Recuperacion acumulada de casiterita versus

Tamao de Partcula

Grafica de preconcentracin de casiterita con

centrifuga Kelsey Jig.

Grafica de limpieza del concentrado de

flotacin con centrifuga Kelsey Jig

Diagrama de flujo tpico para la

concentracin gravimtrica de la casiterita

con el KJC

Circuito tpico de instalacin del

centrifugador Kelsey Jig.

Diagrama de flujo para el procesamiento de

una mena de estao.

Circuito gravimtrico con remolienda para la

recuperacin de casiterita

Flujograma para la recuperacin de cobre

nativo

Separador Multi Gravimtrico (GMS).

Equipo de laboratorio Multi Gravity Separator

C900.

Multi Gravity Separador Mod. C902 de mediana

36

37

38

44

44

45

50

51

52

53

54

55

58

61

62

64

74

74

76

78

79

80

81

82

83

85



Figura 57:

Figura 58:

Figura 59:

Figura 60:

capacidad

MeGaSep Multi-Gravity Separator de alta

capacidad

Curva: Ley Vs. Recuperacin de Fe. Muestra:

Colas de espiral.

Limpieza de carbn mineral en la fraccin



1

TECNOLOGIA DE LA

CONCENTRACION CENTRIFUGA

1. GENERALIDADES DE LA CONCENTRACIN POR GRAVEDAD

Segn Des Clifford (1)

, la concentracin por gravimetra es la

ms simple y econmica de todos los mtodos de procesamiento

de minerales y permite la recuperacin de valores en un rango

de tamao bastante amplio, desde un tamao grueso como 500 mm

hasta los ms finos como 5 micrones, donde las partculas de

mineral son separadas debido a su diferencia de densidad.

Cuanto mayor es la diferencia en la densidad de dos minerales

componentes de una mena, mayor ser la facilidad con que se

efecte la separacin.

En la concentracin convencional por gravedad, las partculas

en un medio fluido se mueven para crear dos distintas

corrientes: una con las partculas de baja densidad compuestas

mayoritariamente por materiales estriles (colas) y la otra

con las partculas de alta densidad (concentrado) como se

observa en figura 1.

MINERAL

TECNO LOGIA DE

PRO CESAMIENTO

DE MINERALES

CONCENTRADO

COLAS

Figura 1: Separacin en procesamiento de minerales

Los equipos y maquinarias de concentracin por gravedad son

divididos en cuatro grandes grupos, cada uno de estos utilizan

principios de separacin diferentes. Estos principios se

ilustran en figura 2.



2

Figura 2: Mecanismos de separacin

El mecanismo que involucra la concentracin por gravedad

utiliza la densidad de un fluido o pulpa y la fuerza

gravitacional para separar las partculas en dos productos, el

liviano y el pesado.

Ajustando la densidad de la

pulpa, por variacin de la

cantidad de slidos presente

en una operacin, puede

modificarse el punto de

corte final (en trminos de

densidad) entre los dos

productos. La separacin se

lleva a cabo entonces por

sedimentacin impedida.

Entre los equipos de este

grupo podemos citar a los de

la separacin por medios

pesados (figura 3).

Figura 3 :Principio de

separacin por medios

pesados

Sin embargo, el tiempo del proceso de separacin se prolonga

considerablemente cuando el tamao de la partcula se torna

cada vez ms fina. Bajo estas circunstancias, se usa la fuerza

centrfuga para llevar a cabo la separacin puesto que sta,

es mucho ms fuerte que la fuerza gravitacional.



3

El hidrocicln

de medios

pesados y el

separador

tubular tambin

de medios

pesados (figura

4) corresponden

a los equipos

que trabajan con

el rango de

partculas mucho

ms finas.

Figura 4: Separador Tubular de medios

pesados (Wills, 1988)

La estratificacin de las partculas de acuerdo a su densidad

son llevadas a cabo generalmente en equipos denominados como

jigs (Plumpton, 1996)(2)

. El mecanismo de pulsacin y

estratificacin esta basado en las pulsaciones verticales que

ocurren en un medio fluido (agua).

El mecanismo permite

separar los componentes

de un mineral de acuerdo

a su peso especfico, en

un medio acuoso que

alterna la sedimentacin

libre y la sedimentacin

obstaculizada, gracias a

la pulsacin del lquido

producida por diferentes

medios (figura 5).

Figura 5: Jig tipo Denver.

A) Pulsacin B) Succin.



4

El proceso de

concentracin por

corriente laminar de

agua consiste en dejar

arrastrar por el agua

una carga de mineral

sobre una superficie

inclinada, donde las

partculas ms livianas

son empujadas por la

lamina de agua a mayor

velocidad que las

partculas mas pesadas,

obtenindose as dos o

ms productos

(concentrados, mixtos y

colas) de acuerdo a su

densidad, tamao y forma

(planos inclinados). El

espiral Humprey (figuras

5a y 5b)(3)

para la

separacin, adems

agrega el efecto de la

fuerza centrfuga

generada por la

configuracin del

equipo. Algunas maquinas

de este grupo cuentan

con un movimiento de

vaivn (mesas de cinta)

y otras, adems tienen

rifles en la superficie

plana (mesas

concentradoras) que

ayudan en la operacin

de concentracin (figura

6).

Figura 5 a: Espiral Humprey (Gill,

1991)

Figura 5 b: Posicin de las

partculas de acuerdo a

su masa volumtrica

(Gill, 1991)



5

Figura 6: Mesa de concentracin (Taggart, 1951)

Existen equipos basados en la accin combinada de varios

fenmenos, este es el caso de los concentradores centrfugos

como el Knelson, centrfuga Falcon, centrfuga china, jig

Kelsey, el separador Mozley (MGS), etc., los cuales se

describirn ms adelante.

Generalmente, los equipos de concentracin por gravedad

separan las partculas de manera eficiente en un rango de

tamao estrecho. Por esta razn, es necesario clasificar el

material antes de llevar a cabo la concentracin por gravedad.

En este procedimiento, la eficiencia de separacin puede ser

determinada por el uso del criterio de concentrabilidad

propuesto por H.F. Taggart (4), donde la densidad, es el

principal factor que permite separar el valor de la mena

respecto de los indeseables. Este factor proporciona

informacin valiosa del grado de concentrabilidad de un

material mineralizado en campos de fuerza gravitacionales. La

ecuacin propuesta es:

DD

DD

ml

mpQ

Donde: Dp = Densidad de partculas pesadas

Dl = Densidad de las partculas livianas

Dm = Densidad del medio fluido de

separacin

En trminos generales, cuando Q es mayor a 2,5, entonces la

concentracin por gravedad es relativamente sencilla. Cuando

el valor de Q es menor a 2,5, la eficiencia de separacin

decrece, y por debajo de 1,25 la separacin no es

comercialmente posible.



6

El movimiento de las partculas en el fluido es dependiente de

su gravedad especfica y tambin del tamao de partcula.

La velocidad de asentamiento (sedimentacin) de las partculas

en agua presenta un problema bsico durante su aplicacin en

la concentracin por gravedad. Como se muestra a continuacin,

por la ley de Stokes, la velocidad de sedimentacin para

pequeas esferas obedece a la siguiente ecuacin:

18

)(2

ppd lsm

gV

Donde: Vm = Velocidad de sedimentacin terminal

Ps = Densidad del slido

Pl = Densidad del lquido

D = Dimetro de la partcula

G = Aceleracin debida a la gravedad

= Viscosidad del fluido

La anterior ecuacin resalta la importancia del tamao de

partcula en la determinacin de la velocidad terminal en

funcin de las fuerzas de viscosidad y fluidez.

Las principales ventajas que ofrece el procedimiento de

separacin por gravedad son:

Bajos costos de procesamiento

Bajo consumo de energa (kWh/t)

No contamina el medio ambiente por uso de reactivos

2. GENERALIDADES DE LA CONCENTRACION CENTRIFUGA

No obstante las ventajas que ofrece el procedimiento de

enriquecimiento a travs de la fuerza gravitacional, una de

las dificultades es la inexistencia de un equipo especfico

eficiente en el tratamiento de un amplio rango de tamaos. Al

respecto, en el transcurrir de los aos, se han desarrollado

diversos equipos y maquinarias aplicables en diferentes rangos

de tamao.

La figura 7 muestra la eficiencia de separacin de diferentes

equipos en funcin del tamao de partcula (2)

.



7

Los procedimientos gravimtricos convencionales permiten

recuperar con relativo xito partculas mayores a 75 micrones,

sin embargo, cuanto menor es el tamao de las partculas,

mayor es la importancia de las fuerzas de viscosidad y fluidez

en relacin a la densidad; de ah que la eficiencia en la

separacin disminuya drsticamente cuando las partculas son

ms finas.

Figura 7 Rangos de operacin de las unidades de concentracin

gravimtrica (Burt, 1984)(2)

Durante las ltimas dcadas, la investigacin se ha orientado

al mejoramiento en la recuperacin de partculas finas

comprendidas en el rango de 75 a 15 micrones, utilizando para

este propsito equipos y maquinarias de diseo mejorado como

son los conos Reichert y espirales Humphrey (1940) (3), que

ofrecen una mejora en la separacin hmeda de finos, separador

Bartles Mozley (1), etc.

Sin embargo, ante la necesidad de contar con una tecnologa

que permita la recuperacin de partculas cada vez ms finas

se ha intentado, durante las dos ltimas dcadas, sustituir

las fuerzas gravitacionales (convencionales) por fuerzas

centrfugas.



8

Como se recordar, todos los equipos de concentracin por

gravimetra como las canaletas, mesas vibrantes, mquinas

pulsantes, etc., trabajan en campos de fuerza gravitacional.

3. CONCENTRACION CENTRIFUGA

Los equipos de concentracin centrfuga, a diferencia de los

anteriormente citados, aumentan la fuerza gravitacional para

que la separacin se efectu a un valor de varias veces G,

por lo que, estos equipos son ms eficaces que los equipos

convencionales, donde la concentracin de partculas de mayor

peso especfico se efectan mas fcilmente.

Por ejemplo, en un campo centrfugo de 200 Gs, una partcula

de oro libre con peso especfico de 18, pesar efectivamente aproximadamente 2061 veces mas respecto a una partcula de

ganga de tamao equivalente con peso especifico de 2.65. Esto resulta del siguiente clculo:

GsQDDDD

ml

mp*

2061200*

)165.2(

)118(

AuQ

4. TIPOS DE EQUIPOS CONCENTRADORES CENTRIFUGOS

Desde el punto de vista de su modalidad de trabajo en la

industria en el campo de procesamiento de minerales, los

equipos de concentracin gravimtrica por centrifugacin se

agrupan en tres tipos (5,6)

, estos son:

1. Centrfugas de lecho sedimentado (centrfuga china, centrifuga Gekko).

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

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



9

4.1 CENTRFUGAS DE LECHO SEDIMENTADO

Para la concentracin gravimtrica centrfuga se requiere que

el lecho o cama donde se acumularn las partculas pesadas

est sometido a la accin de un campo centrfugo cuya

aceleracin supere varias veces la aceleracin de la gravedad.

Cuanta ms alta sea esta aceleracin mayores sern las

posibilidades de obtener altas recuperaciones o podrn

concentrarse partculas mucho ms finas que normalmente son

imposibles de recuperar en la gravimetra tradicional (6)

.

Cuando se obliga a una pulpa a desviarse de una trayectoria de

flujo rectilneo que est en curso mediante la accin de una

fuerza o un cambio del perfil del canal que conduce la pulpa,

se genera una fuerza centrfuga que acta sobre cada uno de

los componentes de la pulpa (figura 8) de acuerdo con la

siguiente expresin (6) :

2rwG

WF

Donde:

F = Fuerza centrfuga (G)

W = Peso de la partcula (g)

r = Radio de curvatura o radio de giro (cm)

G = Aceleracin de la gravedad (981 cm/seg)

O en funcin del nmero de revoluciones:

22

900RPMr

G

WF

5210)(118,1 RPMF

La fuerza que acta sobre un lquido al interior de una

centrfuga a diferentes profundidades dentro de las paredes

del tazn da como resultado una presin lquida unitaria que

se expresa por:

2122212

rrwG

P

Donde:

= Densidad del lquido r2 = radio en un punto cualquiera para el

que se calcula la presin

r1 = radio de la superficie lquida

exterior (ver diagrama en figura 1)



10

Las fuerzas que actan sobre diferentes columnas o capas de

lquidos o pulpas de distintas densidades alimentadas a una

centrfuga determinan la posicin de la denominada zona neutra

(figura 9) que dividir o separar los lquidos o pulpas, el

lquido ms denso se descarga pasando por un vertedero a un

radio mayor que el radio de la zona neutra y el lquido o

pulpa ms ligero o liviano descarga por el vertedero encima

del tabique divisorio de la zona neutra.

La posicin de esa zona neutra constituye un factor importante

para los resultados de funcionamiento de la centrfuga. Cuando

la zona neutra est cerca del centro de la centrfuga, el

componente ms ligero est expuesto al efecto de una pequea

fuerza centrfuga, mientras que el ms denso estar sometido a

una fuerza centrfuga mayor (6)

.

Figura 8: Esquema del

principio de una

taza separadora (6)

Figura 9: Esquema para las

Expresiones del

Circulante en las

centrfugas continuas

Cuando la zona neutra est cerca del dimetro mayor del tazn,

el efecto es mayor sobre el componente ms ligero y esa

construccin se emplea para separaciones especiales como la

purificacin de aceites.

Otro parmetro importante en el funcionamiento de la

centrfuga es la velocidad de flujo radial y longitudinal que

tengan los componentes del fluido o pulpa al interior del

tazn, lo que influye en la densidad que alcanzan las

diferentes capas del flujo interno y por lo tanto influye



11

tambin en la posicin de la zona neutra (6).

La frmula que relaciona la posicin de la zona neutra con las

densidades que alcanzan las diferentes capas es:

LoL

LoLo

LLo

LoLon

rrrrr

/1

/

1

1

2

1

2

2

1

2

2

11

2

Donde:

nr = radio de giro de la zona neutra

Li = densidad del lquido o pulpa de la capa liviana

Lo = densidad del lquido o pulpa de la capa pesada

La diferencia de densidades entre ambas capas ejerce un gran

efecto en la posicin de la zona neutra. Si esta diferencia se

hace demasiado pequea, la separacin se hace difcil, aunque

se pueden hacer separaciones con diferencias de densidad del

orden del 3% o incluso con aparatos de diseo especial se

pueden lograr separaciones con diferencias de densidades

prximas al 1%.

4.1.1. CENTRIFUGADOR CHINO

La centrifuga china (figura 10) adquiere la configuracin de

un tubo rotatorio instalado en un eje horizontal que gira a

altas revoluciones por minuto (6).

Se caracteriza por trabajar en forma discontinua con ciclos

que pueden variar entre 2,5 a 3,5 minutos, donde la

alimentacin puede realizarse en 2 o 3 minutos y el lavado y

descarga del preconcentrado en los restantes 0,5 minutos.

El equipo cuenta con dos toberas, una para la alimentacin de

carga en forma de pulpa con una dilucin de 30 a 40 porciento

de slidos, y la segunda tobera se utiliza para introducir

agua de lavado (5,6)

.



12

En la operacin de la

centrifuga china, el

preconcentrado es

retenido en el tazn

cilndrico de la

centrifuga, el cual est

construido en aluminio

(pieza fundida) cuya

superficie interior es

lisa y sin

perforaciones.

Alimentacin

Agua de

lavado

PkColaZona de retencin

del preconcentrado

Figura 10: Esquematizacin de una

Centrifuga China, Lou y

Lin, 1981

Cuando la pulpa se alimenta al interior del rotor (tazn), las

partculas ms pesadas, como consecuencia de la fuerza

centrifuga ejercida sobre ellas, tienden a sedimentarse sobre

la pared ms rpidamente, respecto a las livianas.

Se tiene conocimiento de que estos equipos centrfugos de

lecho sedimentado han dado resultados muy interesantes para la

preconcentracin y concentracin de minerales de estao en

granulometra muy fina. En tabla 1.se muestran los resultados

del tratamiento de minerales estannferos y en tabla 2, sus

condiciones de operacin (5,6)

.

TABLA 1 Resultados del tratamiento rougher de lodos de

estao (en una unidad)

Aliment.

(t/d)

Ley

Cabeza

(% Sn)

Radio de

enrique-

cimiento

Recupe-

racin

(%)

Recuperacin por rangos

de tamao (m) (%)

Consumo

de agua

(t/t

tratada) 74-37 37-19 1910



13

TABLA 2 Condiciones de operacin en el tratamiento de lodos de

estao

Etapa

Tamao de

partcula

(mm)

Volumen

Aliment.

(l/min)

Densidad

de pulpa

(% solid)

Ciclo de

operacin

(seg.)

Tiempo

de

aliment

(seg.)

Tiempo

de

descarga

(seg.)

Rougher 0.074-0.01 90 100 20-25 210 180 30

Cleaner 0.074-0.01 70-80 15-20 210 180 30

(Fuente: Gravimetra centrifuga, una alternativa al tratamiento de finos de

casiterita, IV CONGRESO DE METALURGIA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES) (4)

4.1.2. CENTRIFUGADOR GEKKO

La centrifuga GEKKO (7) bsicamente esta compuesto por un rotor

giratorio donde a lo largo de su pared interior, desde la base

hasta la parte superior, contiene anillos circundantes cuyo

propsito principal es el de retener a las partculas de mayor

peso especfico. La alimentacin en forma de pulpa ingresa por

una tobera directamente a la base del rotor, de donde, como

resultado de la aplicacin de la fuerza centrifuga al

recipiente, la pulpa es obligada a adquirir un movimiento

rotatorio. En esta modalidad de trabajo, las partculas de

mayor peso especifico son fcilmente retenidas en las

hendiduras de los anillos del rotor, consiguindose de esta

manera separar el material valioso respecto del estril que

rebosa por la parte superior del equipo (estril).

Al igual que el equipo anteriormente expuesto, ste tambin

trabaja en forma cclica, es decir, su operacin es

discontinua, donde se constata una etapa de carga y otra de

descarga.

La remocin de las partculas atrapadas en los anillos se

realiza a travs de chisguetes de agua instaladas en el lado

opuesto a la tobera de alimentacin de pulpa y esta remocin es

ayudada por barras cortadoras instaladas en forma paralela a la

pared interior del tazn. El agua alimentada a travs de estas

pequeas toberas originan el arrastre de la carga enriquecida

hacia la parte inferior del recipiente giratorio de donde es

descargado mediante una tobera instalada en el centro del rotor

(figura 11).



14

Una caracterstica

particular de este equipo,

es su simplicidad de

operacin, con muy poco o

nada de consumo de agua

adems de tener un sistema

de regulacin de velocidad

de giro. Es un equipo

totalmente automatizado que

es utilizado principalmente

en el beneficio de menas de

oro.

Figura 11: Centrifuga GEKKO

(Gekko Sistems)

4.2. CENTRIFUGAS DE LECHO FLUIDIZADO

4.2.1. CONCEPTO TEORICO DE LA CONCENTRACION EN LECHO

FLUIDIZADO

De acuerdo a Fedotov K.V. y otros (8)

, el movimiento dinmico

de una partcula en un flujo viscoso establecido, en la parte

del separador, esta influenciado por el rea de separacin.

En el funcionamiento de los centrifugadores es necesario

determinar las condiciones del rgimen de operacin bajo las

cuales el trabajo del separador sea ms eficiente.

En consecuencia, en los equipos centrifugadores, una partcula

se somete a la influencia de diferentes fuerzas en cada uno de

los puntos de la trayectoria. Las principales fuerzas son:

P = fuerza debida a la gravedad

Q = fuerza inercial relacionada con la velocidad tangencial

F = fuerza de presin hidrodinmica del flujo fluido

T = fuerza de friccin que es proporcional a la suma de las

fuerzas P, Q y F.

Donde Q es determinada mediante la siguiente ecuacin:



15

R

mUQ

2

y

22)( dUVF Para los puntos de trayectoria con altas velocidades.

)(3 UVdvF Cuando las velocidades no son muy altas.

Donde: = Factor de resistencia

U = Velocidad de la partcula

V = Velocidad del fluido

U = Proyeccin tangencial de la velocidad de la

partcula

m = Masa de la partcula

d = Dimetro de la partcula

= Densidad del fluido

v = Factor de viscosidad cinemtica del fluido

R = Radio de rotacin de la partcula

La trayectoria del movimiento de la partcula puede

determinarse de la siguiente ecuacin:

)(TQFPdt

dUm

con la condicin inicial conocida 0

0/ UU t

De esta manera, la tarea principal es resolver la

hidrodinmica del sistema. Las caractersticas complicadas del

flujo del sistema solo se pueden resolver a travs de mtodos

numricos.

En todos los tipos de separadores gravimtricos, es muy

importante la gravedad y este factor influye sobre la

partcula y por lo tanto la velocidad es proporcional a la

fuerza G (9)

.

La ley de Stokes, para la velocidad terminal de esferas

decrecientes en un lquido puede ser generalizado como:



16

)(2 mediopartculaGKDV

Donde : K = Constante relativo a la unidad usada

D = Dimetro de la partcula

G = Mltiplo de la gravedad terrestre (9,81 m/s)

En los centrifugadores Falcon, el clculo de la fuerza G se

realiza mediante la siguiente ecuacin:

70471

.)..(*.)lg(.. mprpuRotordelDiametroFORCEG

4.2.2. CENTRIFUGA KNELSON

La efectividad de separacin en el concentrador Knelson se

basa en la generacin de una fuerza gravitacional 60 veces

superior a la fuerza normal de un equipo convencional que

juntamente con el proceso de fluidizacin, permite la

recuperacin an partculas microscpicas (1,9,10)

. Esto

significa que en el interior del Concentrador Knelson las

partculas son sometidas a 60 veces la fuerza de la gravedad

para asegurar la recuperacin de partculas finas que antes se

pensaba eran no recuperables por medios gravimtricos

convencionales.

La pieza principal de este

concentrador es el tazn

perforado que contiene

anillos horizontales en

forma de rifles a lo largo

de su pared interior como

se muestra en figura 12.

Figura 12: Tazn perforado de

fluidizacin (10)

.



17

En su operacin, en principio se inyecta agua en el tazn

giratorio de concentracin a travs de una serie de orificios

de fluidizacin. Luego, se introduce la pulpa por medio de un

tubo central vertical estacionario de alimentacin. Una vez

que la pulpa llega a la base del tazn, sta, debido a la

fuerza centrifuga, es forzada a desplazarse por la parte

exterior, subiendo por la propia pared del tazn, donde las

partculas pesadas, una vez que se ha alcanzado la

fluidizacin ptima, son atrapadas entre los rifles, creando

as un lecho en el que se produce la concentracin y las

partculas livianas son descargadas por la parte superior del

tazn (10,11)

.

La figura 13 muestra el concentrador centrfugo Knelson.

Figura 13: Concentrador Knelson

(http//wwwknelsongravitysolutions.com)



18

En la operacin del Knelson la compactacin de la cama se

evita por medio del proceso de fluidizacin. A medida que el

agua es inyectada a los anillos, se controla el flujo para

alcanzar fluidificacin ptima. Partculas de alto peso

especfico son retenidas en el cono concentrador.

Cuando el ciclo de concentracin se completa, para la descarga

del concentrado retenido en los rifles, el equipo se detiene

para luego adicionar agua de lavado a presin (funcionamiento

discontinuo). Su principal variable de operacin es la

alimentacin de agua en contra presin (agua de fluidizacin).

Durante los ltimos aos

los fabricantes de la

centrifuga Knelson

introdujeron una serie de

mejoras en su equipo

original (11)

, el resultado

de esta innovacin es el

anuncio del lanzamiento de

su nuevo cono G-5 (figura

14).

Figura 14: Cono G-5

4.2.2.1. VENTAJAS DEL CONCENTRADOR KNELSON

Todos los equipos concentradores Knelson ofrecen:

Recuperacin rpida y eficiente a bajo costo

Operacin confiable y sin problemas

Bajo costo de inversin, operacin y mantenimiento

Operacin no contaminante y sin peligro para el medio ambiente

Total seguridad del concentrado

Total automatizacin disponible en todos los modelos

El equipo Knelson encuentra su aplicacin en el procesamiento

de:

Metales preciosos: oro, platino y plata.

Metales bsicos: cobre.

Metales nocivos para el medio ambiente: plomo y mercurio.



19

Otras las otras aplicaciones, podemos citar a:

Recuperacin de tantalita, casiterita, ilmenita, rutilo, cromita, etc.

Recuperacin de sulfuros con contenido de oro a partir de colas de lixiviacin o flotacin

Recuperacin de oro fino libre.

Recuperacin de valores metlicos a partir de escorias de fundicin

Productos de calcinacin.

Limpieza de Concentrados Finos.

Retratamiento de relaves

En la industria mineralrgica, los equipos Knelson suelen

estar ubicadas en el circuito de molienda, esta modalidad de

instalacin ha sido usada con xito en la recuperacin de

metales preciosos, tales como oro, platino y plata, tambin se

aplica en la recuperacin de metales bsicos como el cobre,

zinc, etc. Los metales nocivos para el medio ambiente, tales

como plomo y mercurio pueden tambin ser recuperados de

tierras contaminadas coadyuvando de esta manera en la

mitigacin de la contaminacin ambiental. El tamao mximo de

partcula con que pueden trabajar es de 6 mm.

Se fabrican en diversos

tamaos y modelos, desde el

concentrador de laboratorio

KC-MD3 hasta el equipo de

alta produccin KC-XD48 con

capacidad de procesar 150

tph. Las aplicaciones del

equipo Knelson varan desde

trabajos de laboratorio o

exploracin en campo hasta

plantas piloto (figura 15) y

produccin a gran escala

(alta capacidad).

Figura 15: Knelson KC-MD7.5



20

A. SERIE DE DESCARGA MANUAL (MD)

A esta serie corresponden los

equipos de Escala Piloto y de

Laboratorio con capacidades

de 1000 Kg/Hr y 50 kg/Hr

(figura 16) respectivamente.

En la operacin, las

partculas de la alimentacin

al Knelson de laboratorio son

sometidas a una fuerza de

hasta 80 veces la gravedad

para la recuperacin de

eventuales partculas

denominados como ultra finos.

Figura 16: Knelson de

laboratorio

B. LA SERIE DE DESCARGA CENTRAL (CD)

En 1992 se introdujo al

trabajo industrial la Serie

avanzada de modelos de

Descarga Central KC-CD

(figura 17). Estas fueron

las primeras unidades

diseadas para extraer el

concentrado rpidamente "sin

usar las manos" y en un

ambiente de completa

seguridad, habindose

convertido desde entonces en

un equipo standard en la

industria.

Figura 17: Knelson serie KC-CD

Los equipos de esta serie son apropiados para la etapa de

preconcentracin y para la limpieza de preconcentrados.



21

C. LA SERIE DE SERVICIO PESADO XD

Las condiciones de operacin en circuitos de molienda de roca

dura pueden ser sumamente severas. La Serie KC-XD, introducido

en 1997, ha sido desarrollada para soportar las exigencias de

las condiciones ms difciles de operacin, ofreciendo mayor

capacidad y mejor recuperacin en comparacin con otros

equipos. Son tambin apropiados para operaciones aluviales o

para proyectos de re-tratamiento de relaves antiguos donde se

presentan condiciones de acidez (figuras 18 y 19).

Figura 18: Knelson KC-XD

Figura 19: Instalacin de

varios equipos

Knelson.

D. SERIE DE RECUPERACIN DE MERCURIO (MR)

El Concentrador Knelson de Recuperacin de Mercurio (KC-MR)

est diseado para recuperar mercurio simultneamente con oro

y otros metales preciosos. Recupera el 98% de mercurio

metlico elemental, ya sea en su estado natural, presentndose

como un producto secundario de una operacin minera previa, o

que haya ocurrido como resultado de otros procesos

industriales.



22

Durante su operacin el

KC-MR continuamente

descarga mercurio en un

tanque acumulador. El

mercurio puede extraerse

luego sin riesgo para su

tratamiento posterior con

miras a la recuperacin

de oro y mercurio por

separado.

El KC-MR puede surtirse

ya sea con sistema de

control manual (trabajos

en pequea escala) o con

el Sistema Independiente

de Control Knelson (KICS)

para lograr una completa

automatizacin (figura

20).

Figura 20: Knelson recuperador

de mercurio

4.2.2.2. RESULTADOS OBTENIDOS CON LA CENTRIFUGA KNELSON

La figura 21 muestra los resultados obtenidos con la

centrifuga Knelson para el procesamiento de una mena con

contenido de oro.



23

Figura 21: Curvas de recuperacin y ley del concentrado en el

procesamiento de mena aurfera



24

4.2.2.3. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS EQUIPOS KNELSON



25


A continuacin se muestran algunos diagramas de flujo para el

procesamiento de minerales.

Figura 22: Diagrama de flujo par el procesamiento de mena aurfera

de yacimiento primario.



26

Figura 23: Diagrama de flujo par el procesamiento de mena aurfera

de yacimiento secundario.



27

Figura 24: Alternativas de ubicacin del Knelson en un circuito.



28

Figura 25: Concentrador Knelson Tipo CVD.

Figura 26: Instalacin del concentrador Knelson en un circuito

gravimtrico



29

4.2.3. CENTRIFUGA FALCON

4.2.3.1. GENERALIDADES

El principio de separacin del concentrador Falcon est basado

en la diferencia de pesos especficos de las partculas

componentes de una carga mineralizada. Debido a que usa campos

gravitatorios altos es capaz de separar minerales liberados en

rangos de tamao considerado como finos a ultra finos (9,12)

,

donde se observa un aumento en la eficiencia de separacin en

comparacin con otros concentradores gravimtricos.

El Concentrador Centrifugo Falcon fue primeramente diseado

para el beneficio de oro, aunque posteriormente se extendi su

aplicacin a otros minerales como: estao, platino, minerales

de hierro, illmenita, carbn, etc. Puede asemejarse a un Cono

Reichert centrfugo invertido cuya principal diferencia es que

la alimentacin se realiza por el centro del equipo (13)

4.2.3.2. HISTORIA

Los incrementadores de separacin gravimtrica, con cuyo

nombre se conoca anteriormente a los concentradores

centrfugos, fueron patentadas a fines del siglo pasado (1935)

pero estas eran poco prcticas y slo hasta hace algunos aos

atrs fue posible su aplicacin industrial.

El desarrollo y diseo de estos equipos surge por una

innovacin en los procesos de fabricacin de novedosos

materiales, especialmente polmeros, as como una expansin en

la aplicacin de stos, tales como materiales resistentes a la

abrasin para equipos sometidos a altas revoluciones de giro.

Tambin el desarrollo de estos equipos fue beneficiado por una

mejor comprensin en la reologa de las pulpas (14)

4.2.3.3. CARACTERISTICAS DEL CENTRIFUGADOR FALCON

Constituido principalmente por un cilindro rotante, donde la

geometra del rotor, interiormente en la parte inferior

adquiere una forma cnica y en la parte superior una

configuracin cilndrica en forma de anillos (figura 27). Gira

alrededor de los 2282 rpm, generando una fuerza centrifuga de

hasta 300 G (13,14)

(300 veces el valor de la gravedad)



30

Este equipo responde

favorablemente al

tratamiento de

granulometras entre

1.651 a 0.020 mm (10 a

600 mallas Tyler),

separando y recuperando

material pesado (de

mayor peso especifico

respecto al del

estril) considerado

como fino y ultra fino. (14)

Figura 27: Configuracin del rotor

Del concentrador Falcon.

La pulpa alimentada por la parte central al fondo del cono,

experimenta primeramente un proceso de sedimentacin,

separndose el slido del lquido, formndose una capa de

sedimento (figura 28). Posteriormente, por la accin del agua

alimentada a contrapresin y la configuracin del cono, el

espesor de la capa va disminuyendo por el desprendimiento de

las partculas livianas de la capa que retornan a la pulpa

para su posterior evacuacin como rebose.

En esta operacin, las partculas pesadas se fijan en la pared

interna del cono y son descargados por la parte inferior a

travs de un cilindro que envuelve al cono.

El mecanismo de

separacin del Falcon se

denomina pelcula de

separacin fluidizada.

La revolucin de giro

del rotor puede ser

ajustada para distintos

rangos de velocidad y

as compensar los

cambios en el caudal de

la alimentacin (13,15)

Figura 28: Principio de separacin

del concentrador Falcon.



31

Sus principales caractersticas son:

Amplio rango de aplicacin en el procesamiento industrial de minerales.

Buena eficiencia en la recuperacin de partculas finas.

Rotor construido de Caucho, poliuretano, carburo y ni-hard para una mxima resistencia al desgaste.

Pocas partes mviles.

Alta confiabilidad en la obtencin del concentrado.

Modelos a escala laboratorio con alta capacidad.

Modelos disponibles para la recuperacin con elevado peso o alimentacin con amplio rango de tamao de partculas.

Desde un punto de vista general, las principales ventajas que

ofrecen estos equipos son:

Elevada capacidad de procesamiento

Bajo consumo de agua

Recuperaciones elevadas, sobre todo en fracciones finas

Bajos costos de inversin y de operacin

Automatizacin simplificada

Preconcentracin y concentracin de minerales

Entre sus aplicaciones podemos citar a:

Recuperacin de oro fino a partir de yacimiento primario.

Retratamiento de sulfuros.

Recuperacin de hierro y estao fino

Remocin de ceniza y sulfuros del Carbn.

Recuperacin de Oro fino a partir de relaves de flotacin cianuracin

Preconcentracin antes de la cianuracin para maximizar rendimiento.

Retratamiento de relaves de Tantalio y Estao fino.

Retratamiento de Hierro fino contenido en relaves.

Preconcentracin de oro y plata a partir de relaves antiguos.

Preconcentracin y deslamado de depsitos de minerales pesados.



32

Preconcentracin previa a la flotacin cianuracin mediante la remocin de partculas livianas no deseadas.

Instalacin en circuitos de molienda cicln para la recuperacin de valores liberados.

4.2.3.4. MODELOS DEL CONCENTRADOR FALCON

Actualmente en el mercado existe una numerosa variedad de

modelos del Centrifugador Falcon, desde aquellos utilizados

para escala laboratorio (semi-continuo), hasta los de uso

industrial (continuo), cada uno con caractersticas y

aplicaciones diferentes, adems de los ltimos modelos

desarrollados para material ultra-fino.

A continuacin describimos las caractersticas ms importantes

de algunos modelos de Centrifugadores Falcon (16):

FALCON MODELO B

Diseado en los aos 60, fue probado inicialmente en 1981, su

diseo sigui la metodologa de prueba y error,

acondicionndole con partes de caractersticas exclusivas como

un impulsor para direccionar la alimentacin a la pared, un

cono con un ngulo de inclinacin de alrededor de 14 y gomas

en la superficie (16)

El modelo Falcon B es el ms antiguo y simple para procesar

mineral con granulometra fina y trabaja con densidades de

pulpa bajas. El concentrado acumulado en la pared lisa del

rotor es peridicamente lavado a travs de pequeos orificios

conectados a una cavidad detrs del rotor, despus de un

intervalo cuando para el equipo. En esta operacin una

cantidad de material estril es retenido debajo de la delgada

capa del concentrado, el porcentaje de este material depende

de las caractersticas de la alimentacin lo que delimita la

aplicacin de estas unidades.

El control de las revoluciones de giro del rotor y la vlvula

de alimentacin Inter-enlazados a otros dispositivos

disminuyeron enormemente la puesta en marcha de la

transmisin. Para la limpieza, la alimentacin se interrumpe y

el rotor se detiene, entonces mientras se reduce la velocidad

del rotor se realiza la limpieza adicionando pequeas



33

cantidades de agua. El tiempo total de apagado de la unidad es

de 30 40 segundos.(14,16)

El Falcon B esta siendo adaptado para procesar materiales con

baja ley y alto contenido de metales pesados.

FALCON MODELO C

Las necesidades de la Industria Minera, que operan

generalmente con grandes tonelajes de alimentacin fue el

principal impulso para desarrollar una unidad continua dando

lugar a los modelos C.(figura 29)

Estos equipos pueden ser aplicados a una amplia gama de

procesamiento de minerales con granulometras finas para

obtener concentrados en cantidades reducidas y recuperacin

elevada. Produce un concentrado en forma continua que puede

llegar a 40 % de masa respecto a la alimentacin. El objetivo

principal de esta serie es maximizar la recuperacin y

disminuir la masa que ingresa al proceso subsiguiente.,

En el equipo la carga es sometida a fuerzas centrifugas de

hasta 300 Gs dando lugar a una segregacin de las partculas

de acuerdo a su peso especfico mientras discurren por la

pared lisa del rotor. El concentrado es retenido en la cavidad

del rotor de donde peridicamente (de 5 a 30 seg.) es evacuada

por toberas de abertura variable controladas por un compresor,

las colas son descartadas por la parte superior del rotor en

forma contina, no se requiere la adicin de agua al proceso.

El paquete de automatizacin Auto Pac asegura la facilidad de

operacin del modelo.(13, 15, 16)



34

Figura. 29: Falcon Modelo C

En tabla 3 se consignan las especificaciones tcnicas de los

equipos comprendidos en este grupo.

Tabla 3: Especificaciones tcnicas de la centrifuga Falcon

Modelo C.



35

FALCON MODELO SB SUPERBOWL

Constituido tambin por un cono truncado que a diferencia de

los anteriores modelos, esta provisto de dos a tres rifles en

la parte superior del rotor. Es una combinacin de los

anteriores modelos, la zona de migracin del Falcon fue

conservada pero en la zona de retencin se observo la

necesidad de generar elutriacin para una mejor recuperacin

de oro grueso, por lo cual requiere la adicin de agua a

presin. Dos cilindros concntricos en la parte central son

utilizados para generar presin de agua, donde el segundo

cilindro cuenta con agujeros pequeos en la pared interna

cuyas hendeduras tienen el objetivo de distribuir el agua

sobre la cama.(16)

La adicin de agua en contra presin por las ranuras presentes

en la zona de concentrado, facilita el movimiento de las

partculas livianas y de esta manera slo son retenidas las

partculas ms pesadas. La limpieza se realiza con un pequeo

volumen de agua, interrumpiendo para ello la alimentacin y

deteniendo el rotor.



36

El Falcon modelo SB instalado en concentracin primaria

proporciona una produccin constante y eficiente recuperacin

de oro. Su instalacin antes de la alimentacin a Ciclones

permite recuperar partculas finas de oro de manera eficiente.

Este modelo produce alrededor de 100 gramos de concentrado en

cada ciclo de operacin, ideal para pruebas piloto.

El control mediante AutoPac

facilita la operacin,

adems de permitir la

configuracin y

comunicacin con PLC y

otros sistemas de control.

La vibracin en el Falcon

SB es controlado por dos

tcnicas ampliamente

probadas. Primera: todas

las superficies giratorias

fueron mecanizadas tomando

en cuenta rangos aceptables

de tolerancias de los

concntricos.

Figura 30: Diagrama de balance

de fuerzas en

concentrador Falcon

SB

Las Fuerzas principales que actan en la concentracin en

cualquier modelo Falcon se dividen principalmente en dos

(figura 30). La primera debido a la friccin en la superficie

interna del cuerpo giratorio en sentido contrario al

movimiento, que ocasiona que las partculas permanezcan dentro

del equipo.

La segunda, debido al movimiento del rotor que empuja a las

partculas al exterior del equipo. Estas dos fuerzas actan en

cada una de las partculas de la alimentacin y su efecto

sobre ellas depende del peso de las mismas.

Conjuntamente el peso rotante, el soporte del armazn de la

estructura fue fabricado deliberadamente con un peso mayor

respecto a la pulpa residente en el Falcon SB en cualquier

tiempo.



37

Lo anterior significa que si la alimentacin de la pulpa

varia, el efecto de la masa rotante es insignificante.

El rotor del Falcon SB es en esencia una polea que amortigua

la vibracin en forma similar a la polea de una trituradora de

mandbulas. (15, 16)

Las aberturas por donde se inyecta el agua

de fluidizacin en el Falcon SB son perpendiculares al eje de

rotacin.

Durante la operacin, el

concentrado compuesto por

material pesado se acumula

en la zona de retencin

(figura 31) y en la zona de

estratificacin, las

partculas de la

alimentacin comienzan a

formar estratos (inicio de

la fluidizacin) a lo largo

de esta superficie. La

inclinacin de esta

superficie y el material

utilizado en su fabricacin

son aspectos muy

importantes para impedir la

sedimentacin de la

alimentacin.

Figura 31: Distribucin de

zonas

En la figura 32 se observa el concentrador Falcon modelo SB.



38

Figura 32: Falcon modelo SB

En tabla 4 se consignan las especificaciones tcnicas de los

equipos Falcon serie SB.

Tabla 4: Especificaciones tcnicas de la centrifuga Falcon

Serie SB.



39

La tabla 5 muestra la relacin de la fuerza centrifuga de un

equipo de laboratorio modelo Sb 40.

Tabla 5: Especificaciones de fuerza centrifuga para el

Falcon Modelo SB40.

RPM vs. G's

Modelo del Concentrador: SB40 - VFD

Dimetro del Rotor: 4,00 pulg.

Frecuencia del Motor: 60 Hz

Velocidad del Motor: 1750 RPM

Mxima Velocidad del Rotor: 2400 RPM

AUTOPAC MOTOR ROTOR ACELERACIN

Hz RPM RPM CENTRIFUGA

20 583 583 20

25 729 729 31

30 875 875 44

35 1021 1021 60

40 1167 1167 78

45 1313 1313 99



40

50 1458 1458 123

55 1604 1604 148

60 1750 1750 176

46,66 1361 1361 107

52,15 1521 1521 133

55,33 1614 1614 150

59,76 1743 1743 175

63,89 1863 1863 200

67,76 1976 1976 225

71,43 2083 2083 250

74,91 2185 2185 275

78,25 2282 2282 300

Nota: Las velocidades proporcionadas fueron calculadas con

valores tericos y no se no se considero la posibilidad del

desliz de la correa de transmisin del motor.

Para una mejor determinacin es necesario medir la

velocidad actual del rotor.

4.2.3.5 VARIABLES DE OPERACION

Como anteriormente lo enunciamos, los equipos Falcon poseen

una simplicidad en su operacin, lo que reduce enormemente los

parmetros operacionales, simplificando su control. Entre los

parmetros de mayor influencia en la eficiencia de separacin

estn: la granulometra de la alimentacin, la Fuerza

centrifuga, Caudal de alimentacin, Densidad de la pulpa y la

contrapresin de agua.

Granulometra de Alimentacin

Al igual que en cualquier proceso de beneficio de minerales,

el tamao de grano es de vital importancia para determinar la

eficiencia operacional del equipo, as como para establecer el

grado de liberacin del mineral de valor econmico. Para

coadyuvar a este fin se realiza la cuantificacin de la

distribucin granulomtrica.

Como ya lo mencionamos anteriormente el Concentrador

Centrifugo Falcon es utilizado generalmente para incrementar

la recuperacin de valores en granulometra fina, los cuales,

en procedimientos convencionales, se pierden conjuntamente el

material de descarte final (colas). Por ello, estos equipos



41

son usados principalmente en la etapa de recuperacin de

minerales pesados a partir de colas finales de procesos

gravimtricos o para obtener un pre-concentrado.

Consecuentemente la ley con la que trabajan estos equipos son

relativamente bajas, es decir, estn en el orden de 0.5 a 10 %

peso respecto al total de la carga sometida al proceso, cuyo

tamao de grano est en un rango de 1 mm hasta 6 micrones.

Una de las principales caractersticas del modelo Falcon SB es

su eficiencia en la recuperacin de menas de tamao de

partcula inferiores a 325 mallas de la serie Tyler, cuya

separacin es funcin de las caractersticas fsicas de las

partculas tales como: forma, peso especfico, componentes de

la mena, grado de pureza, etc.

Por lo expuesto en la teora de la concentracin centrifuga,

el tamao de grano est directamente relacionado con la

velocidad de sedimentacin, que a su vez est influenciado por

la fuerza centrifuga, por lo cual es importante analizar con

detalle la influencia del tamao de grano de la alimentacin

con respecto a la recuperacin de valores.

Fuerza Centrifuga

La separacin de las partculas finas de valor econmico, en

los equipos centrifugadores es funcin directa de la fuerza

centrifuga aplicada. Adems de que su capacidad puede ser

ampliada incrementando el campo centrifugo. La teora nos

indica que a mayor fuerza centrifuga mayor ser la eficiencia

de separacin, por lo cual es importante estudiar la

influencia de est variable.

Caudal de Alimentacin

Una de las principales caractersticas del concentrador

Centrifugo Falcon es que el rea de contacto de la partcula

(rea de concentracin) se relaciona directamente con el

dimetro del equipo, es decir con la capacidad del mismo, por

lo cual es necesario determinar la cantidad de pulpa a ser

procesada.

La velocidad de alimentacin esta relacionado con la densidad

de la pulpa, la granulometra de alimentacin, la fuerza



42

centrifuga y la contrapresin de agua, sin embargo en la

practica est variable no siempre puede ser modificada por lo

expuesto, adems de estar relacionado con la capacidad de

procesamiento de la planta, en particular con las maquinas

utilizadas en el circuito que involucra el proceso aplicado.

Densidad de la pulpa de Alimentacin

En los equipos centrfugos la densidad de la pulpa puede

fluctuar desde 25 hasta el 60 % de slidos en peso,

dependiendo exclusivamente del tonelaje de alimentacin al

equipo. En el modelo Falcon SB la densidad de pulpa puede

variar de 25 a 40 % slidos (23)

. Una densidad de pulpa elevada

conducir a productos de baja ley, en cambio una baja densidad

podra traducirse en una baja recuperacin.

Est variable, sin embargo, no es determinante y puede

permanecer invariable siempre que el volumen de alimentacin

se mantenga relativamente constante.

Contrapresin de agua

Este factor es importante, pues est relacionado con la

fluidizacin y consecuentemente repercute de manera directa en

la recuperacin y la ley del pre-concentrado.

La presin de agua alimentada al equipo no debe ser elevada

cuando se procesan partculas finas, porque puede originar

arrastre de partculas pesadas de valor econmico a las colas.

Por lo general est variable debe mantenerse en rangos

establecidos, lo suficientemente adecuado para originar la

estratificacin de la cama que permita retener las partculas

pesadas.

4.2.3.6. APLICACIN DE LA CENTRIFUGA FALCON

Durante los ltimos 15 aos, la serie de concentradoras Falcon

C ha demostrado su alta efectividad en la preconcentracin,

reduciendo el tonelaje que pasa a las etapas subsiguientes del

proceso.

La Falcon C trabaja bien en la depuracin (scavenger) en

procesos de recuperacin de valores a partir del procesamiento



43

de colas y relaves de ingenios. Una caracterstica de esta

serie es que permiten obtener mejores recuperaciones con

menores costos de operacin, pero adems se elimina el agua de

fluidizacin (a diferencia de la serie Falcon SB de

concentradoras discontinuas) y el exceso de agua de proceso.

Se logra tambin un alto rendimiento, se elimina la necesidad

de contar con equipo de deslamado previo, lo que se recupera

es un flujo continuo de concentrado de hasta 150 tph en una

superficie de 6 m2.

Esta tecnologa ha sido puesta a prueba para oro, cobre,

estao, carbn, hierro, plata, minerales pesados y en especial

tantalio. Con estas menas el centrifugador Falcon ha logrado

excelentes resultados al efectuar el barrido del relave final.

Una de las Empresas pioneras en el uso de la tecnologa Falcon

C es la Tantalum Mineral Corporation (Tanco) del Canad para

la recuperacin de tantalio. Tanco ha instalado recientemente

una unidad C400 para proceder a la limpieza del producto

obtenido con una unidad C1000, reduciendo as el tonelaje que

pasa al circuito de limpieza final. La unidad Falcon ha

permitido a Tanco elevar la recuperacin de la planta en su

conjunto en aproximadamente 3%.

Recientemente se concluy con una serie de pruebas en la mina

Kettle River (USA), de propiedad de Echo Bay, donde Falcon

instal una concentradora C1000 a fin de realizar la limpieza

de los relaves sulfurados, obteniendo excelentes resultados,

de acuerdo al reporte de Falcon. E1 concentrado producido, con

un 75% de slidos en trminos de masa, puede ser alimentado

directamente, bien para remolienda o diluido para volver a la

etapa de lixiviacin en un circuito de cianuracin.

Esta modalidad de trabajo convenci a Echo Bay para adquirir

la primera unidad C4000 para la limpieza de los residuos

sulfurados del proceso de carbn en pulpa (CIP) (figura 33).



44

Figura 33: Falcon modelo C 4000

La figura 34 muestra los espigots de descarga del concentrador

Falcon.

Figura 34: Espigots de descarga del preconcentrado, accionados

reumticamente.



45

En figura 35 se observa los componentes de control principales

del concentrador Falcon, como ser: la compresora, sistema de

alimentacin de aire y los paneles programables de control de

operacin (PLC basado en el variador de frecuencia VFD)

Figura 35: Componentes de control principales del concentrador

Falcon Modelo C.

4.2.3.7. RESULTADOS OBTENIDOS CON EL CONCENTRADOR FALCON

En tabla 6 se observa una comparacin de resultados obtenidos

en laboratorio con el Falcon Modelo SB40 y los obtenidos en

planta con el modelo C400 (Bay, Kettle River Operations in

Washington State, U.S.A. and Placer Domes Campbell Red Lake

Mine).



46

Tabla 6: Comparacin de resultados obtenidos con equipos

Falcon Modelo SB40 de laboratorio y C400

(Industrial)

Machine

Feed

Grade

Au

(g/t)

Conc

Grade

Au

(g/t)

Tail

Grade

Au

(g/t)

Upgrad

e

Ratio

Mass

Recover

y

Met.

Recover

y

C400 Leach

tails 0.589 1.271 0.403 2.16 6.7 22.80

SB40 Leach

tails 1.182 2.887 1.027 2.44 7.0 21.32

C400 Leach

tails 1.238 1.753 0.907 1.42 15.1 35.00

SB40 Leach

tails 2.296 3.505 2.130 1.53 17.0 32.70

En tabla 7 se dan a conocer los resultados obtenidos con

Falcon SB40 (17)

. Muestra Under Flow Cono Espesador del

Ingenio Santa Elena Empresa Minera Huanuni. Ley de cabeza

1,03 % Sn.

Tabla 7: Resultados obtenidos con Falcon SB40 Muestra

Under Flow Cono Espesador COMIBOL - Huanuni

PRUEBA

CONDICIONES DE OPERACIN PRECONCENTRADO

%

SLIDOS

FUERZA

G

PRESIN

AGUA

(PSI)

% PESO % Sn % RECUP.

1

2

3

30

30

30

300

300

200

0.50

1.50

1.00

35.80

29.90

33.20

1.50

3.68

3.24

81.50

79.70

77.80



47

Tabla 8: Resultados tpicos obtenidos con Falcon SB 40 en el

procesamiento de menas aurferas (16)

.

Mineral

Tamao de

grano

Malla Tyler

Ley de

cabeza

(g Au/t)

Ley del

concent.

(g Au/t)

%

Recup.

Preconcentrado de

canaleta

- 100 264 4545 97,63

Colas relaves Coop.

San Vicente

-100 12,26 193 98,58

Piritas calcinadas -200 60,60 1584 75,08

Colas relaves Coop.

Virgen del Rosario

-200 7,06 206 83,40

Piritas aurferas -200 67,70 425 72,27

Para poder costear el traslado y/o disposicin final de las

colas, en el ao 2001 se han realizado varias pruebas a

escala de laboratorio en Falcon SB40, a fin de recuperar los

minerales de plata y estao a partir de la muestra relaves

xidos San Miguel Potos. La mejor alternativa analizada

comprende las siguientes etapas (18)

:

Clasificacin de la muestra con corte en malla Tyler 100.

molienda de la fraccin mayor al tamao de corte hasta que el 100 % pase por este tamao

Preconcentracin de la fraccin preparada, con repaso de las colas, a fin de obtener tres preconcentrados, que

fueron analizadas por estao por separado.

Limpieza del preconcentrado obtenido, en la centrifuga Falcon (Presin 2 PSI).

Las condiciones de operacin fueron: alimentacin 25 Kg/hr, 35

% slidos, 0,5 PSI de presin de agua de lavado y 80 Hz de

velocidad (300 Gs). Los resultados se muestran en tabla 9.



48

Tabla 9: Procesamiento en Falcon SB40 Relaves xidos San

Miguel (Potos)

Producto % Peso % Sn % Distribucin

Concentrado K1

Concentrado K2

1,85

2,15

12,70

7,90

18,62

13,47

Concentrado 1+2 3,99 10,12 32,10

Concentrado K3 1,69 6,00 8,06

Total Concentrados 5,68 8,89 40,16

Colas limpieza Pk2 11,01 2,20 19,24

Total Preconcentrado PK2 16,69 4,48 59,39

Colas Preconcentrado PK1 27,02 0,85 18,25

Total Preconcentrado PK1 43,71 2,24 77,64

Colas Generales 56,29 0,50 22,36

Cabeza Calculada 100,00 1,26 100,00

Tambin se han corrido una serie de pruebas en la centrifuga

Falcon SB40 con la muestra colas relaves antiguas Telamayu (19)

. Las etapas de la mejor alternativa fueron:

Clasificacin de la muestra en malla 100, serie Tyler.

Molienda de la fraccin +100 a 100% -100 Mallas Tyler.

Flotacin de sulfuros a partir de la fraccin molida.

Preconcentracin del producto non float en centrifugador FALCON a 0,5 PSI de presin de alimentacin de agua.

Limpieza de los preconcentrados FALCON en mesa vibrante.

Los resultados se consignan en tablas 10 y 11.

Tabla 10: Balance Metalrgico de la Flotacin de Sulfuros

PRODUCTO % PESO % Sn DM Ag % DISTRIB.

Sn

% DISTRIB.

Ag

Espuma piritas

Non Float

37,90

62,10

0,40

1,10

2,90

1,11

18,16

81,84

61,46

38,54

Cabeza Calculada 100,00 0,83 1,79 100,00 100,00



49

Tabla 11: Balance Metalrgico Resumido (Presin de Agua

0,5 PSI; 30 % Slidos, 25 kg/h aliment.; 300 Gs.).

PRODUCTO % PESO

TOTAL

%

Sn

DM

Ag

%

DISTRIB.

TOTAL Sn

%

DISTRIB.

TOTAL Ag

1. Conc.Mesa Limp. K

2. Mixtos Mesa Limp.

1,05

15,82

20,70

1,10

2,34

1,12

28,86

23,04

1,36

9,76

3. Preconcentrado

Falcon (1+2) 16,87 2,32 1,20 51,90 11,12

4. Colas Falcon 45,23 0,50 1,10 29,94 27,42

Cabeza Calculada (3+4) 62,10 1,00 1,13 81,84 38,54

4.2.3.8. DIAGRAMAS DE FLUJO TIPICOS

Feed tonnage (t/h) 80.00 Overflow tonnage 75.68

Feed grade (g/t) 8.00 Overflow grade 1.15

Gold units (g/h) 640.00 Gold units 87.04

Circulating load (%) 300.00

Tonnage (t/h) 240.00

12 % Of Cyclone Underflow

Falcon feed (t/h) 28.80

Feed grade (g/t) 24.00

Gold units (g/h) 691.20

Falcon Recovery From the Overall Grinding

Circuit is 86.4 %

Mass Rec to Conc. (%) 15.00

Conc tonnage (t/h) 4.32

Recovery (%) 80.00

Gold Units (g/h) 552.96

Conc grade (g/t) 128.00



50

Figura 36: Instalacin de Falcon Modelo C para el procesamiento de

minerales de hierro.



51

Figura 37: Circuito para la limpieza de carbn mineral



52

Figura 38: Instalacin de Falcon Modelo C para la recuperacin de

valores a partir de colas de flotacin o lixiviacin



53

Figura 39: Circuito convencional para la recuperacin de valores

de yacimientos secundarios.



54

Figura 40: Circuito convencional molienda - Falcon



55

Figura 41: Circuito convencional molienda - Falcon



56

4.3. CENTRFUGAS DE LECHO FLUIDIZADO PULSANTE

Entre los principales equipos de concentracin centrifuga que

corresponden a este grupo podemos citar a:

Concentrador Kelsey jig.

Concentrador multigravimtricos Mozley.

4.3.1. CONCENTRADOR KELSEY JIG

4.3.1.1. CARACTERISTICAS DE OPERACIN DEL KELSEY JIG

El diseo radical de la centrfuga Kelsey Jig toma una criba

convencional y lo hace girar en una centrfuga, permitiendo la

generacin de fuerzas de 100x de gravedad. Esto resulta en una

eficiencia incrementada de separacin de partculas,

particularmente de tamao fino, reduciendo significativamente

de efecto de fuerzas que impiden la separacin de partculas

finas (20)

.

La generacin de la fuerza centrfuga es lograda por variables

de control de velocidad de giro de la criba. Dentro del rotor

una criba de forma parablica es extendida coaxialmente junto

con el rotor. La criba es alineada internamente con la cama

que se esparce suavemente con la generacin de la fuerza

centrfuga. La carga a ser procesada se alimenta a travs 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 concentracin (cama). En esta operacin

las partculas slidas de la alimentacin 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 partculas de la alimentacin.

Aquellas partculas cuya gravedad especfica exceden a la del

material que conforma la cama podrn pasar por el lecho de la

cama, hacia los recipientes de retencin de los concentrados

de donde son descargadas a travs de los spigots en forma de

pulpas.

En cambio, los minerales ms livianos (material estril) que

el lecho conformado por la cama sern descargados por encima

del tope de los anillos de la criba de retencin de la cama



57

con la ayuda de los limpiadores.

El proceso de impedir el asentamiento dentro el lecho no es

solo ejercido por la fuerza centrfuga sino tambin por la

pulsacin del lecho de la cama. La pulsacin del lecho es

logrado a travs de los brazos de mecnicos conectados a los

diafragmas instalados en la parte baja de los recipientes de

retencin de los concentrados.

La seccin interna de los recipientes est encasillada por la

criba de retencin de la cama. Durante una operacin 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 centrfuga, a travs

de los spigots de descarga de concentrados.

El agua en exceso pasa a travs de la criba de retencin de la

cama para descargarse en forma de pulpa conjuntamente con el

material de menor peso especfico al de la cama, por encima

del anillo de retencin de la cama.

El diafragma flexible de la criba es sellado a la seccin

externa en cada una de las celdas del concentrado. El agua

contenida dentro de la celda presiona contra el diafragma,

debido a la fuerza centrfuga actuando sobre este, y

consecuentemente fuerza al diafragma en contra de las piezas

que generan la pulsacin. Estas piezas presionan contra el

diafragma, a una frecuencia y amplitud fijada por el operador,

dilatando as 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 lneas arriba, permitiendo que los minerales entren al

lecho. En segundo lugar, acentan los valores de aceleracin

entre las partculas de gravedades especficas diferentes.

Este fenmeno puede es explicado del siguiente modo:

Las partculas que son sometidas a una fuerza constante

aceleraran a una razn proporcional a su masa hasta que

alcancen una velocidad crtica. Esta velocidad crtica esta

principalmente relacionada con el rea de la superficie de la

partcula, por lo tanto, las partculas del mismo tamao pero

de diferente gravedad especfica se separaran cuando se



58

coloquen en un campo de fuerza constante, pero disminuirn el

grado de separacin lentamente una vez que hayan alcanzado la

velocidad crtica. Las ondas de choque, producidas por la

accin pulsante de la criba, detendrn continuamente el

asentamiento de las partculas de tal manera que estas no

alcancen la velocidad crtica y como resultado estas se

separaran a un rango inicialmente rpido a lo largo de l.

El clasificador hidrulico centrfugo Kelsey (jig Kelsey) fue

desarrollado por Chris Kelsey en la dcada del 70 y desde 1990

se lo utiliza en varias empresas mineras grandes en el mundo (21)

.

El jig centrfugo Kelsey fue concebido a partir del jig Harz

instalado en posicin horizontal girando en un campo

centrfugo como se muestra en figura 42.

El equipo emplea un

mecanismo complicado

que hace rotar la

criba para generar el

campo centrfugo y un

diafragma fijo

instalado detrs de la

criba que permite el

movimiento de la cama

pulsante(7)

.

Figura 42. El jig Kelsey

Este sistema nico de separacin y recuperacin patentado en

ms de 40 pases, difiere de los dems jigs no solo porque

trabaja a aceleraciones de gravedad mayores que llegan hasta

60 Gs, sino que la cama de partculas finas que se

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