Los principales proveedores ofrecen sus puntos de vista sobre el actual estado de la tecnología de separación por gravedad
Por Simon Walker, Editor en Europa
Con la posible excepción de la clasificación visual—“este es verde, este no,” o como fuera su equivalente de la Edad de Bronce—ser capaz de separar minerales usando la diferencias en su densidad es la técnica de procesamiento mineral más antigua conocida por el hombre. Es, después de todo, emular los procesos naturales que formaron los depósitos aluvionales en los cuales el oro y otros minerales densos tales como la casiterita fueron descubiertos por primera vez y, debido a su efectividad, aún juega un valioso papel en una serie de modernos circuitos de recuperación mineral.
La criba y el lavado con pala, posteriormente modernizados por la mecanización mediante mesas agitadoras y clasificadoras hidráulicas, formaron los principales medios de recuperación de materiales densos por siglos, y fue sólo la llegada de la flotación para minerales de sulfuro y cianidación para oro las que relegaron a la separación por gravedad a un lugar menor en la jerarquía de procesamiento. En cambio, su uso en el lavado de carbón—inicialmente usando clasificadoras hidráulicas y luego con mejores capacidades de proceso mediante la introducción de sistemas densos-medianos—comenzó a fines del siglo 19 y ha seguido siendo un soporte principal para los lavaderos desde entonces. Igualmente el uso de espirales para beneficio de mineral de hierro. Las grandes innovaciones en los pasados 25 años han sido el desarrollo de equipos de ‘gravedad asistida’, tales como tazones para la recuperación de oro, y la transferencia de tecnología de clasificación hidráulica hasta una gama de otros minerales. Acá, el contraste es que el concentrado se forma a partir de material de sumidero, considerando que en lavado de carbón, los sumideros son desecho.
Tal como lo indica la compañía Australiana, Gekko Systems, en los últimos años los diseñadores de diagramas de flujo han estado reevaluando los sistemas de separación por gravedad por razones medioambientales y de costos, ya que no usan reactivos químicos cada vez más caros. La compañía dice que hay muchas situaciones donde una significativa proporción de minerales valiosos extraídos de la mina pueden ser recuperados en pre-concentrado, recortando así posteriores costos de procesamiento mineral.
Rango de Aplicaciones de Clasificación Hidráulica se Amplía
Una de las tecnologías de separación por gravedad más ampliamente usadas, la clasificación hidráulica, ha ampliado su rango de aplicaciones significativamente durante el pasado cuarto de siglo. Originalmente usada casi exclusivamente en lavado de carbón, la clasificación hidráulica es ahora un concepto reconocido para separar un rango mucho más amplio de minerales.
El concepto de la clasificadora hidráulica se basa en sintetizar procesos naturales de estratificación en que el material más denso es concentrado por debajo del menos denso en una tina de agua—comparable a la formación de aluviones pero en un proceso controlado que puede manejar grandes rendimientos. Y mientras los diseños originales de clasificadoras hidráulicas usaban pulsación inducida mecánicamente para ayudar a la estratificación, los sistemas modernos usan pulsación de aire para lograr el mismo efecto, pero con mucho mayor control y eficiencia.
E&MJ le pidió a uno de los principales proveedores de tecnología de clasificación hidráulica para separación de minerales, Delkor (ahora una empresa Tenova Mining & Minerals), explicar más en detalle cómo las aplicaciones de clasificación se han ampliado recientemente. El gerente de producto para tecnología de clasificadoras hidráulicas de la compañía, Anup Dutta, confirmó cómo anteriormente las clasificadoras hidráulicas eran usadas para procesamiento de carbón, pero que en los últimos 20–30 años las clasificadoras pulsadas bajo lecho se usan cada vez más para separar materiales duros y densos tales como el hierro, diamantes, oro, manganeso, barita y arenas con mineral pesado. “Las clasificadoras también se han usado con mucho éxito para recuperar metales tales como ferrocromo y ferromanganeso a partir de escorias, en tamaños que van de los 0,5 a los 30 mm en diversa granulometría,” agregó.
Dutta continuó explicando cómo Delkor está tomando la iniciativa dentro de Tenova Mining & Minerals en términos de su tecnología de clasificación hidráulica. “Bateman desarrolló su tecnología propia conocida como la clasificadora hidráulica Apic,” dijo, “que fue una versión tecnológicamente avanzada de algunas clasificadoras accionadas con aire más antiguas. Pusieron en servicio clasificadoras Apic exitosamente en carbón y minerales pesados tales como hierro y manganeso, junto con aplicaciones de escoria de ferro-metal. Desde que Tenova adquirió Bateman y Delkor a principios del 2012, su tecnología de clasificación hidráulica se ha consolidado bajo Delkor, y ahora sus productos están siendo comercializados como clasificadoras hidráulicas Delkor Apic.”
Se afirma que los beneficios de las clasificadoras Apic incluyen su capacidad para trabajar con material fino y grueso de manera efectiva y eficiente, y que estas pueden concentrar su material flotante más liviano y hundido más pesado en un amplio rango de tamaños de partícula. Delkor también indica que ellos pueden manejar una amplia gama de alimentación con y sin fango y velocidades de descarga, así como también grados de alimentación que varían continuamente. Otra importante ventaja es que sus costos de operación son inferiores que en tecnologías de separación competitivas, a pesar que no hay pérdida de elementos pesados ya que no se usa ninguno.
“Comparada con otras tecnologías de separación, y específicamente con procesos con elementos densos, la clasificación hidráulica tiene la ventaja en términos de su uso de energía,” dijo Dutta. “Hablando en forma general, la clasificación hidráulica tiene un consumo de potencia específica de alrededor de 2,75–3,25 kWh/tm de alimentación de materia prima, mientras que los sistemas de elementos densos necesitan 3,75–5 kWh/tm, dependiendo de las consideraciones del diseño y de la tecnología aplicada en relación a las características de la alimentación y de la producción total.”
De Grueso a Fino
Dutta también explicó que el dimensionamiento y el diseño de una planta clasificadora hidráulica son muy sensibles a la naturaleza y las características de reducción de la materia prima a ser procesada. “aunque se han hecho intentos por estandarizar el diseño, creemos que serán necesarios algunos cambios o modificaciones al diseño para cada tipo de alimentación. Esto optimizará la eficiencia para ese material en particular, o si el sistema debe ser lo suficientemente flexible para manejar material proveniente de una serie de fuentes de alimentación.”
Para ilustrar esto, Delkor ahora produce clasificadoras hidráulicas en tamaños de entre 500 mm y 8 m de ancho, cubriendo aplicaciones que van desde plantas piloto hasta completas instalaciones industriales. El número de cámaras de clasificación, de dos a siete, también depende de la eficiencia en separación requerida y del número de productos, con capacidades de unidades individuales que varían entre 10 y 1,000 tm/h para plantas de carbón y de 10 a 350 tm/h para aplicaciones con mineral pesado. En términos de capacidades para manejar el tamaño de las partículas, las clasificadoras finas de la compañía operan en el rango de 0,5–20 mm, clasificadoras de grano mediano de 20 a 80 mm y clasificadoras de grano grueso de 75 a 125–150mm.
La actual tecnología de clasificación hidráulica se ha vuelto mucho más sofisticada y controlable mediante el uso de sistemas tales como el software Jig Scan de Delkor. Controlando parámetros tales como la frecuencia de pulsación, el recorrido y el patrón, esto a su vez significa que el punto de corte de separación puede ser ajustado más efectivamente.
La optimización del punto de corte depende de lograr el ajuste apropiado del material de hundimiento, le contó Dutta a E&MJ, lo que requiere una distribución uniforme de la alimentación como también controlar la producción específica relativa al ancho de la clasificadora, y la cantidad y presión de aire de la clasificación. También es importante tener mediciones exactas de la altura del lecho asentado, con avances en instrumentación y sensores ultrasónicos que mejoren esto. Además, dijo, el mecanismo de descarga de hundimiento juega un papel importante en la obtención de un mejor control del punto de corte.
Uno de los mayores cambios en las aplicaciones de las clasificadoras ha sido la transferencia del concepto desde material de alimentación esencialmente grueso, en el que las diferencias de densidad entre los componentes de flotación y hundimiento son más claras, hasta su uso para separar finos. Tal como indica Delkor, por ejemplo, clasificar finos de hierro es muy difícil, y factores tales como frecuencias de pulso fluctuantes, amortiguación del pulso, los métodos de extracción y áreas muertas sobre la superficie de clasificación—que pueden obviarse en el caso de la clasificación de mineral de hierro grueso—pueden tener un efecto significativo en el rendimiento de la clasificadora en esta situación.
Bateman instaló dos de sus clasificadoras Apic para tratar finos de hierro. La primera, en Corumba (Brasil) posteriormente fue optimizada con Delkor aplicando los cambios hechos a la siguiente instalación en una faena de extracción de hierro de la India. En ambos casos, los sistemas han trabajado bien, dijo Dutta.
Los cambios hechos incluyeron la reducción de la profundidad del lecho en los primeros dos compartimientos de la clasificadora, permitiendo al pulso de la clasificadora dilatar todas las partes del lecho de esta en forma efectiva. Esto mejoró el rendimiento de la unidad y la calidad del producto, pero a costa de una menor recuperación, así Delkor redujo entonces la velocidad del agua ‘por sobre el retén final para espesar la capa de desecho y evitar la socavación del lecho de la clasificadora. Finalmente, la compañía optimizó los ajustes de control de la clasificadora, y la altura de los niveles de las cámaras, cuyas pruebas han indicado que la recuperación podría ser mejorada en alrededor de un 8% subiendo los niveles de las cámaras.
Un Punto de Vista Australiano
E&MJ también buscó las opiniones del director de desarrollo de negocios de Gekko Systems, Sandy Gray, sobre la forma en la cual el uso de la tecnología de clasificación se ha extendido en el último tiempo. “Gekko ha visto proyectos en polimetálica, que no ha sido un área tradicional de la separación por gravedad, siendo los sulfuros de oro los más dependientes en la separación por gravedad. Creemos que esto será el futuro, especialmente en separación más gruesa,” dijo.
“Por ejemplo, en Pirquitas [una mina de Silver Standard Resources en Argentina], realizamos una operación para la pre-concentración de plata, estaño y zinc antes del molino, en la cual mejoramos el mineral en un 30%–40%,” agregó. “Las aplicaciones en polimetálica están comenzando a aumentar, y ciertamente en todos los tipos de recuperaciones de sulfuros.”
Gekko ha desarrollado su principal sistema de recuperación por gravedad, el Inline Pressure Jig (IPJ), durante los último 17–20 años, le contó Gray a E&MJ, indicando que se ha transformado en un separador continuo confiable que puede recuperar minerales de hasta 100 µm. “Lo exclusivo de la clasificadora le permite ser usada en aplicaciones donde existe una amplia gama de tamaños a tratar, y es extremadamente útil en circuitos de molienda,” explicó. “El otro foco son las cargas de recirculación y el rechazo de estériles con esta unidad.”
“El objetivo clave es el rechazo de estériles,” dijo. “No sólo nos estamos enfocando en la recuperación de los minerales valiosos en un concentrado pequeño. Se está dando mucho más énfasis en rechazar material estéril antes que gastar energía en ellos—descartarlos tempranamente en el proceso reduce los costos de energía, tiempo y químicos usados posteriormente. Cada tonelada de estéril eliminada del sistema permite una posterior tonelada “fresca” para tratar, lo que aumenta el valor del metal entregado al proceso posteriormente por el mismo nivel de energía absorbida.”
De acuerdo a Gray, la tecnología de clasificación de Gekko fue desarrollada predominantemente para producción en operaciones con alto tonelaje y leyes extremadamente bajas y para recuperar oro. Sin embargo, un temprano trabajo de búsqueda y desarrollo resaltó el potencial para alta recuperación de sulfuros y otros materiales pesados, llevando a la compañía a crear su InLine Spinner (centrifugadora en línea) para recuperar el oro libre a partir de concentrados IPJ que son normalmente pesados con sulfuros y oro libre. Diseñada para alimentaciones de concentrado pesado, la centrifugadora deliberadamente ejerce fuerzas “g” relativamente bajas en la alimentación y tiene diferentes mecanismos de separación comparado con otras concentradoras centrífugas tipo tazón, dijo.
“La gravedad y liberación de material grueso es, a nuestro juicio, el método del futuro, debido a su reducido consumo de energía durante todo el proceso, y el enfoque en pre-concentración primaria y rechazo de estériles antes del sistema de molienda,” afirmó Gray. “La tecnología Python de Gekko hace posible poner todos los conceptos de gravedad, pre-concentración y rechazo de estériles en un paquete. El diseño de la planta modular y el diagrama de flujo de Python considera un sistema de bajo costo de capital y operacional con flexibilidad pre-diseñada.”
Diseñada como un sistema de procesamiento modular compacto, Python consta de un tren de proceso que abarca chancado grueso y fino, criba, separación por gravedad y/o flotación, manejo de concentrado y un sistema de eliminación de relaves. Al pre-concentrar bajo tierra, dice la compañía, se puede reducir los volúmenes de transporte y se pueden disminuir los costos. En la edición más reciente de su circular informativa Footprint, Gekko describe una versión actualizada de Python que ha sido rediseñada para manejar recuperación de oro desde vertederos superficiales de roca estéril. Gold Fields ha usado por mucho tiempo sus equipos, según Gekko, con un sistema subterráneo Python en su mina Kloof en Sudáfrica, y planea usar una Python de superficie para recuperar oro desde sus vertederos de roca estéril de KDC East.
Desafíos y Soluciones
Gray identificó varios desafíos que hay que enfrentar al trabajar con tecnología de separación por gravedad. Crítico para el éxito, dijo, es hacer las pruebas bien. Es esencial asegurarse que las muestras sean representativas debido al número generalmente bajo de muestras probadas en la mayoría de los programas. El éxito de las pruebas para la aplicación depende de la confiabilidad del muestreo para brindar una representación exacta del yacimiento.
Una segunda área de preocupación es el nivel de habilidades en las faenas mineras. Gray indicó que existe una necesidad inherente de se tome en cuenta el nivel de habilidades y educación de los operadores, y que hay un enfoque durante el proceso de puesta en servicio para tomar en consideración un adecuado tiempo de capacitación del operador. Esto es crítico para el éxito de la planta, dijo, agregando que parece haber una fuerte correlación entre los intervalos (lagunas) en capacitación y la eficiencia experimentada en la mina. El tiempo de puesta en servicio, la post puesta en servicio y la optimización son esenciales para el éxito del sistema, continuó, con Gekko ahora ofreciendo contratos para ayudar en la optimización de la instalación de la planta y el aumento de la producción.
Gekko dice que, en general, con la IPJ el ajuste de los puntos de corte ha sido manejado mediante el desarrollo de nuevo material de trituración. A pesar que los parámetros tradicionalmente usados para controlar el punto de corte en una clasificadora incluyen el flujo ascendente de agua y velocidad de pulso de la unidad, en la IPJ la trituración interna realiza esta función. En lugar de usar materiales de trituración de ocurrencia natural, que son esencialmente incontrolables, la compañía ha desarrollado trituración hecha a partir de bolas de polímero esféricas rellenas con metal, y define el punto de corte de separación cambiando la densidad y el tamaño de las bolas. Al igual que aumentar la eficiencia y confiabilidad del proceso, controlar la densidad y consistencia de trituración de esta manera le permite predecir resultados en forma exacta
Nuevos sistemas de control proporcionan un control muy exacto y repetible de todos los parámetros operacionales de las IPJ, tales como el número de ciclos por minuto, velocidad de bajada y longitud del recorrido, y tendrán un significativo impacto en el logro de resultados repetibles y al hacer cambios en línea a la unidad, agrega Gekko.
Consultado acerca de mejoramientos que podrían hacerse a la tecnología actual que no requerirían inversiones importantes para brindar una apreciable rentabilidad, Gray respondió que existen dos áreas clave, la primera de las cuales está usando chancado fino para producir el producto correcto para alimentar los sistemas de separación por gravedad. La segunda es la separación de finos por gravedad y unidades continuas para manejar alto tonelaje de material fino, continuó, indicando que esta es un gran área de R&D donde se requiere inversión. “Tenemos que considerar a la separación por gravedad como una tecnología primordial en lugar de un área secundaria para hacer posible mejoramientos y una rentabilidad significativos,” dijo.
FLSmidth Desarrolla Knelson
En Septiembre de 2011, FLSmidth compró Knelson, la compañía Canadiense que—mediante sus diseños de concentradoras—se había posicionado como un líder mundial en tecnología de separación por gravedad, con más de 3.000 instalaciones en más de 70 países. Desde entonces, según informa FLSmidth, el espíritu innovador que hizo de Knelson una de las marcas más ampliamente reconocidas y aceptadas en la industria de minerales continúa creciendo. Doug Corsan, director mundial de productos de FLSmidth Knelson, le contó a E&MJ: “Durante los últimos 18 meses hemos hecho grandes progresos en el actual desarrollo de nuestro sistema de selección por conos de concentrado basado en aplicaciones llamado CONE*Logic™. Esto nos permite trabajar con nuestros clientes para evaluar sus necesidades metalúrgicas y condiciones operacionales específicas, para adecuar una solución de conos de concentrado que se ajuste a sus requerimientos.
“Comenzamos a desarrollar el sistema CONE*Logic en el 2003, y durante los últimos nueve años hemos trabajado de cerca con muchos de nuestros clientes para idear un método de selección por conos que considere cinco factores fundamentales de operación. Estos incluyen datos de prueba mineralógica, tamaño y forma de partícula objetivo, limitaciones del agua de circuito, calidad del agua y abrasividad del material,” agregó Corsan.
Como parte de su desarrollo de la primera solución de conos de concentrado completamente personalizada de la industria, la compañía ha desarrollado nueva plataforma de fabricación de conos llamada Matrix Cone. En exhaustivas pruebas en terreno durante los últimos tres años, dice la compañía, la Matrix Cone ha probado ser capaz de brindar una recuperación metalúrgica superior, junto con intervalos extendidos de limpieza de conos en promedio por un factor de cinco veces, rediciendo al mismo tiempo los costos de operación y mantención.
Mesas Agitadoras Aún Juegan un Papel
La tecnología de las mesas agitadoras puede parecer arcaica para muchos ingenieros en procesamiento de minerales, aunque como Chris Bailey, director gerente de la empresa británica Holman-Wilfley Ltd., le contó a E&MJ, la compañía aún está encontrando nuevas aplicaciones para sus dos bien conocidas marcas. “Hemos permanecido comprometidos con el desarrollo de mesas gravitatorias, proporcionando áreas de separación en el diagrama de flujo del procesador mineral—por lo general no reemplazadas por avances en tecnología alternativa más reciente,” dijo. “Esto viene acompañado con amplia demanda en minerales de parte de mercados en vías de desarrollo tales como China e India para productos específicos como metal de estaño y pigmentos de titanio.
“La mesas a menudo se necesitan al final de un circuito, así, por ejemplo, vemos nuestras unidades siendo usadas para limpiar pre-concentrados de las concentradoras Knelson en plantas de recuperación de oro.”
Bailey continuó explicando que la tecnología Holman evolucionó fuertemente en los ‘60s y los ‘70s en diagramas de flujo de procesamiento de estaño alrededor del mundo, y que estas máquinas ahora está bien probadas en cuanto a su confiabilidad y para la ventaja metalúrgica de ‘esparcir’ los productos concentrados sobre un área de descarga más amplia—permitiendo el control más fino de la calidad del producto. Este diseño también se presta para la separación de minerales difíciles que tienen gravedades específicas cercanas, tal como se encuentra en las arenas minerales aluviales. En diagramas de flujo modernos, la mesa gravitatoria proporciona las etapas de concentración finales de tratamiento menos elaborado de alto volumen por espirales de gravedad.
La línea de productos Wilfley de la compañía se comercializa a la industria del reciclaje para la separación de metales en chatarra eléctrica y electrónica, contó Bailey a E&MJ. “Estas unidades se han usado por mucho tiempo en Europa para reprocesamiento de cables de cobre, y siguen siendo muy respetadas y capaces en plantas avanzadas más nuevas para procesar desechos eléctricos y electrónicos.
“En algunos casos estas unidades operan con tamaños de alimentación que se salen bastante del uso recomendado para mesa gravitatorias,” dijo, “por ejemplo menos-6 mm, pero aún proporcionan la separación necesaria de una forma que no ha sido igualada por las rutas de procesamiento en seco más aceptadas.”
Expandiendo el Interés en la Aplicación
Tal como se puede ver, el interés en la tecnología de separación por gravedad de ninguna manera está de capa caída. Tómese como ejemplo el uso de conos en la recuperación de mineral pesado, o los espirales en el procesamiento de carbón y hierro. La compañía Australiana, Mineral Technologies, reportó que durante el periodo 2010-2011 suministró a ArcelorMittal el mayor pedido de espirales en su historia, usados para mejorar hierro en la faena Mont Wright, en Canadá. La compañía también suministró sus clasificadoras hidráulicas centrífugas Kelsey a clientes en Australia, Sudáfrica, Brasil, Perú, Bolivia, India y los EEUU para procesar zircón, rutilo, estaño, tantalio, tungsteno, oro y níquel.
Entretanto, en el 2011, el fabricante Alemán allmineral ganó un contrato para suministrar una unidad alljig® de 80-tm/h para la planta piloto de hierro de baja ley de Rio Tinto en Australia Occidental, una unidad que puede manejar material tanto fino como aglomerado de hasta 32 mm, y también tratar una amplia gama de tamaños de partícula, dice la compañía. Antes había suministrado dos alljigs a la planta de ferrocromo Tornio de Outokumpu en Finlandia, donde se usan para reprocesar escoria de fundición.
MBE-CMT informa que más de 300 de sus clasificadoras Batac están ahora en operación alrededor del mundo, trabajando con hierro, estaño y manganeso y escorias de aleación, como también con carbón. La principal ventaja de las clasificadoras Batac, dijo la compañía, son una mayor eficiencia, mejor calidad de producto, mayor disponibilidad y mayores tasas de producción, con unidades que ofrecen entre 30 y 1,000 tm/h mientras manejan tamaños de alimentación de 1–150-mm.
La separación por gravedad claramente aún es un componente valioso en conjunto de herramientas del procesamiento mineral y, mientras se identifican nuevas aplicaciones dentro del sector no carbonífero, su nicho ciertamente se seguirá expandiendo.
