Laboratorio de Concentración y Flotación de minerales
Practica 2: Concentración en JIG
UNMSM | E.A.P. INGENIERIA METALURGICA Realizado por: Luis Alberto Sánchez Quispe
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CONTENIDO
I. INTRODUCCIÓN
II. OBJETIVO
III. PRINCIPIOS TEÓRICOS
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
V. OBSERVACIONES
VI. RECOMENDACIONES
VII. CONCLUSIONES
VIII. CUESTIONARIO
IX. BIBLIOGRAFÍA
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INTRODUCCION
Los métodos de separación por gravedad (concentración gravítica o
gravimétrica) se usan para tratar una gran variedad de minerales, que varían
desde los sulfuros metálicos pesados hasta carbón, en algunos casos con
tamaños del orden de los micrones.
En los últimos años, muchas compañías han re-evaluado los sistemas
gravimétricos debido al incremento en los costos de los reactivos de flotación, la
relativa simplicidad de los proceso gravimétricos y a que producen poca
contaminación ambiental.
Actualmente, las técnicas más modernas que se aplican en este tipo de
concentración incluyen equipos que aprovechan la fuerza centrífuga para la
separación de partículas finas. Entre estas tecnologías modernas se pueden citar
las siguientes: el concentrador centrífugo Knelson, el concentrador centrífugo
Falcon, el jig centrífugo Kelsey y el Separador de Gravedad Múltiple (MGS)
Mozley.
La concentración en jig es una forma de concentración gravimétrica
llevada a cabo por pulsación de agua a través de un cedazo sobre la cual
descansa una cama de villas de acero ó de mineral chancado clasificado por
tamaños, el cual debe tener un peso específico intermedio entre los minerales a
ser separados. En esta sección es muy importante también tener en cuenta el
criterio de concentración y las variables de operación del jig.
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II. OBJETIVO
Estudiar las variables de operación del JIG y los minerales factibles de
procesar en este equipo.
III. PRINCIPIOS TEORICOS
1. Concentración Gravimétrica
Los métodos de concentración gravimétrica se utilizan para la separación
de minerales de diferentes densidades utilizando la fuerza de gravedad y,
últimamente, las tecnologías modernas aprovechan también la fuerza centrífuga
para la separación de los minerales.
En este tipo de separación se generan dos o tres productos: el
concentrado, las colas, y en algunos casos, un producto medio (“middling”).
Para una separación efectiva en este tipo de concentración es
fundamental que exista una marcada diferencia de densidad entre el mineral y la
ganga. A partir del llamado critério de concentración, se tendrá una idea sobre el
tipo de separación posible.
2. Criterio de Concentración
El criterio importante en la determinación de la cual y qué clase de
separación es posible en un caso particular es la gravedad y alguna o mas
fuerzas, fundamentalmente la primera, en este caso, se puede determinar por la
siguiente ecuación:
Donde:
R = gravedad especifica del medio
GEH y GEL = gravedad especifica de los minerales más pesados y
ligeros respectivamente
RGE
RGECC
L
H
.
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3. Clasificación de los métodos gravimétricos
Los métodos gravimétricos se pueden dividir en los siguientes tipos:
MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN EN MEDIO DENSO: en estos
métodos el medio en el cual se produce la separación tiene una
densidad intermedia con respecto a las densidades de las especies
que se quieren separar. Existen dos tipos de separadores en medio
denso: estático y dinámico.
MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN EN CORRIENTES: en estos
métodos la densidad del medio es inferior a las densidades de las
especies que se quieren separar. Existen diferentes tipos de
separación en corrientes: corrientes verticales; corrientes
longitudinales (escurrimiento laminar y escurrimiento en canaletas);
corrientes oscilatorias; y corrientes centrífugas.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MÉTODOS DE SEPARACIÓN POR
CORRIENTES
A pesar que en estos métodos también están presentes las fuerzas
de separación de corrientes longitudinales, los efectos causados
por las corrientes verticales les confieren características propias y
por eso son estudiados en forma separada, en el esquema de la
figura Nº 1 se muestra este proceso.
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Figura Nº 1
El equipo que utiliza corrientes verticales para la concentración de
minerales es el JIG, en los cuales las corrientes verticales son generadas por el
movimiento de pulsaciones en el agua.
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4. Jig y Tipos de Jig
Los jigs de parrilla fija se pueden dividir en los siguientes tipos :
JIGS DE PISTÓN : en los cuales el movimiento de pulsación es
producido por un pistón ubicado en un estanque de agua.
JIGS DE DIAFRAGMA : en los cuales las pulsaciones son
producidas por movimientos alternados de una pared elástica del
propio estanque.
JIGS PULSADORES: en los cuales las pulsaciones son producidas
por chorros discontinuos periódicos del agua y del aire.
CARACTERÍSTICAS DE LOS JIGS
Hay diferentes tipos de jigs, los cuales difieren por la geometría,
accionamiento, y otros detalles de construcción. A pesar de la gran
variedad de jigs se puede decir que ellos se componen de los
siguientes elementos básicos:
Una caja fija, en cuyo interior el medio fluido sufre el movimiento de
impulsión y succión.
Un mecanismo de accionamiento, generalmente compuesto de
motor, pistón, sistema de lubricación, etc.
Una criba para mantener el lecho.
Un sistema de descarga del flotado y del hundido.
En cuanto al sistema de accionamiento, existen jigs con
accionamiento mecánico, hidráulico-mecánico, hidráulico y
neumático.
Varios factores ejercen influencia en la estratificación obtenida en
un jig, entre estos se pueden señalar el tipo de lecho, distribución de
la mena, distribución del agua, frecuencia, amplitud, etc.
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JIG DENVER EN OPERACIÓN
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5. Efectos principales para la Estratificación de los Minerales en
los JIGS
Según Gaudin, tres son los efectos principales que contribuyen para la
estratificación de las especies minerales en el jig:
1. Clasificación por caída retardada de las partículas.
Consideremos una mezcla de partículas en una columna hidráulica,
donde existen corrientes ascendentes en su interior. La fuerza
gravitacional ejercida en las partículas será en dirección contraria a
la fuerza producida por las corrientes.
Así, las partículas se dividen en dos categorías : aquellas en que la
fuerza de gravedad es mayor que la impuesta por la corriente
ascendente, y que por lo tanto, se acumularán en el fondo, y
aquellas partículas que no tienen esta fuerza gravitacional y serán
arrastradas por la corriente ascendente.
Estas partículas en sedimentación pueden chocar entre sí,
alterando el régimen de caída libre para caída retardada. Este es el
caso del jig.
La razón de separación es mayor en condiciones de caída
retardada que en caída libre.
2. Aceleración diferencial al inicio de la caída.
Cada partícula tendrá al inicio de la caída un determinado valor de
aceleración que estará dado por la siguiente ecuación :
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dv/dt = (1 - Df/Ds)g
Donde: Df es la densidad del fluido y Ds la densidad del sólido.
Se puede ver que la aceleración inicial depende del valor de la
densidad del sólido y del fluido.
Las partículas estarán más afectadas por la aceleración inicial, y por
lo tanto, por su densidad, que por su velocidad terminal y por lo
tanto por su tamaño.
Como ejemplo se puede indicar lo siguiente : si se quiere separar
partículas minerales pequeñas(pero pesadas) de partículas grandes
(pero livianas), se necesita un jig de ciclo corto ya que en cada
pulsación hay un iicio de un nuevo periodo de caída.
3. Consolidación intersticial en el final de la caída.
Las diferentes partículas de la misma especie o especies diferentes
no recorren las mismas distancias durante cada uno de los periodos
de la caída a que son sometidas.
Existe un espacio de tiempo en que las partículas pequeñas están
depositadas sobre el lecho de partículas gruesas, las cuales están
compactadas unas a otras, incapaces de moverse, mientras que las
partículas pequeñas están libres.
Las partículas pequeñas se depositan en los intersticios entre las
partículas gruesas. La consolidación intersticial permite que los
granos pequeños, pesados, se muevan a través de los intersticios,
inclusive después que el lecho inicie su compactación. La
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recuperación de partículas finas depende de la duración del ciclo de
consolidación.
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6. Capas en el interior del JIG
En el JIG se distinguen tres capas :
1. Capa superior o transportadora: es responsable por el
esparcimiento de la alimentación y por la rápida eliminación de
lamas y otros materiales no deseados. Es una capa fina y fluida.
2. Capa rougher o desbastadora: en ella las partículas livianas
son inmediatamente eliminadas para la capa superior y las
partículas de densidad indeterminada son rápidamente pasadas
para la capa separadora.
3. Capa separadora: es aquella que acepta y deja pasar las
partículas pesadas y elimina los medios.
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7. El Lecho del JIG
Los lechos utilizados en el jig pueden ser de varios materiales y de
formas diferentes. Ellos pueden ser de bolas de acero, de fierro, de
mena o de material con densidad intermedia. Se deben tener los
siguientes cuidados :
1. El lecho no debe tener una alimentación de partículas de
tamaño inferior a la de la criba y ni de tamaño próximo a la
dimensión de la abertura de él. Para evitar que se tapen los
hoyos, el lecho debe tener un tamaño mínimo igual a dos veces
la abertura de la criba.
2. Un lecho de dimensión de partículas grandes podrá no
desplazarse cuando sufre el impulso ascendente, anulando el
efecto de jigagen.
3. La altura del lecho, cuando es muy pequeña, puede producir un
efecto de turbulencia que perturba el movimiento alternado de
impulsión y succión. De modo general, cuanto más fina es la
alimentación, más densa es la capa del lecho.
LECHO CERRADO Y LECHO ABIERTO EN EL JIG
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LECHO CERRADO Y LECHO ABIERTO EN EL JIG
La abertura mínima de la criba debe ser igual a dos veces el
tamaño de la partícula de la mena a ser concentrada, para evitar
entupimiento de las aberturas.
Se recomienda una abertura igual a tres veces el tamaño de la
partícula mayor de la mena alimentada, entendida ésta como el
tamaño de partícula cuyo porcentaje retenido acumulado sea 5%.
Los materiales usados en las cribas son : acero, goma o
poliuretano.
APLICACIONES DEL JIG
La mayoría de los jigs actualmente empleados, actúan en el
tratamiento de menas de aluvión o placer y en la preparación de
carbón. Sin embargo los jigs también se aplica a diferentes menas
metálicas (casiterita, scheelita, manganeso, plomo-zinc, fierro).
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Para empezar tuvimos que realizar lo siguiente:
1. El mineral proporcionado por el Ing. Ángel Azañero Ortiz de código
6177 Misti Gold (Sulfuros de Cu, Pb y Au), esta muestra se
encontraba en 21 bolsas.
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2. De dicha muestra se obtuvo un compósito por peso de cada bolsa
para obtener un peso final de 1020 gr, como se observa en las
imágenes siguientes.
Imagen Nº 1 Imagen Nº 2
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Imagen Nº 3
3. Al obtener la muestra representativa a partir del compósito para un
peso de 1020 gr. la muestra fue llevada a molienda por un tiempo de
10 min. con 480 ml. de Agua como se observa en las imágenes
siguientes.
Imagen Nº 4
Imagen Nº 5 Imagen Nº 6 Imagen Nº 7
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Imagen Nº 8 Imagen Nº 9
4. Después de la descarga del mineral molido con sumo cuidado con el
fin de no perder muestra, así como el lavado de las bolas, se
procedió a la separación gravimétrica de la pulpa obtenida de la
molienda por medio de la concentración en JIG obteniéndose de este
proceso un concentrado limpio de partículas gruesas de oro y otros.
Imagen Nº 10
5. Se utilizó un imán para separar los restos de óxidos metálicos que se
adhirieron producto del desgaste de la cama del equipo, el relave del
mismo se volvió a pasar nuevamente por el equipo obteniéndose un
segundo concentrado menos limpio que el primero por supuesto,
pero importante para la concentración.
6. Luego se paso a secar los dos concentrados, obteniendo los
respectivos pesos: Concentrado Nº 1 con un peso de 7.5 gr. y
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Concentrado Nº 2 con un peso de 205 gr., por cálculos de materia
se concluye que el relave tiene un peso de 787.5 gr.
V. OBSERVACIONES
El éxito de la concentración depende de la habilidad del metalurgista al momento de manipular el flujo de entrada de la pulpa al equipo, el cual debe ser continuo; así como también la liberación del mineral para concentrar las partículas gruesas eficientemente.
El flujo de agua para este proceso también debe ser constante, ya que con un aumento de flujo repentino se puede perder el concentrado en los relaves, y si estamos tratando partículas de oro tenemos que ser muy cuidadosos en ese aspecto.
VI. RECOMENDACIONES
Tener siempre en cuenta la correcta manipulación de los equipos a utilizar, si se tiene alguna duda preguntar al profesor responsable antes de realizar alguna operación.
Es necesario tener a disposición todo el equipo y material antes del prendido del mismo.
Revisar que el tamiz y lecho se encuentren en buen estado.
Asegurarse que el equipo esté completamente limpio antes de tratar el mineral ya que este puede contaminarse.
Disponer el caudal suficiente de agua necesario para realizar la
concentración.
VII. CONCLUSIONES
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Los JIG se emplean cuando el mineral a recuperar se encuentra grueso, libre y principalmente tienen una gravedad específica suficientemente alta para permitir su recuperación por gravedad.
El JIG no es un método de recuperación selectiva.
En operaciones aluviales, el oro, la casiterita y el grámate se recuperan eficientemente por este proceso.
VIII. CUESTIONARIO
a. Realizar una explicación de las fuerzas y otras variables de
operación de JIG.
Las fuerzas aplicadas sobre el material hacen que esta se divida
en dos categorías debido a estas fuerzas se logra la separación de
granos pesados de los livianos basados en la capacidad de
penetración de las partículas a través de un material de cama que
esta sobre un tamiz , usando como fluido el agua y también teniendo
en cuenta que aquellas en que la fuerza de gravedad es mayor que
la impuesta por la corriente ascendente se acumularán en el fondo, y
aquellas partículas que no tienen esta fuerza gravitacional y serán
arrastradas por la corriente ascendente.
Espesor de cama: se coloca el material de cama a una altura
conveniente, por ejemplo hasta la mitad de la altura del
compartimiento y se va aumentando el espesor de cama por tanteo
obtener los productos deseados.
Material de cama: Es la mezcla de sólidos y líquidos en el cajón
del Jig material generalmente llamado cama o lecho de acuerdo a su
comportamiento se pueden clasificar en lecho compacto o lecho
expandido. Estos pueden ser de varios materiales y de formas
diferentes. Ellos pueden ser de bolas de acero, de fierro, de mena o
de material con densidad intermedia. Se deben tener los siguientes
cuidados:
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El lecho no debe tener una alimentación de partículas de
tamaño inferior a la de la Criba y ni de tamaño próximo a la
dimensión de la abertura de él. Para evitar que se tapen los
hoyos, el lecho debe tener un tamaño mínimo igual a dos
veces la Abertura de la criba.
Un lecho de dimensión de partículas grandes podráno
desplazarse cuando sufre el Impulso ascendente, anulando
el efecto de jigagen.
La altura del lecho, cuando es muy pequeña, puede
producir un efecto de Turbulencia que perturba el
movimiento alternado de impulsión y succión. De Modo
general, cuanto más fina es la alimentación, más densa es
la capa del lecho.
Alimentación de carga: Previo a concentrar minerales en el Jig
estos minerales pueden seguir los siguientes pasos:
Eliminación de finos, generalmente se hace por tamizado.
Clasificación por tamaños o volúmenes para poder realizar
separaciones más eficaces.
Separación por sustancias según sus diferentes
velocidades de caída en un Líquido.
b. Tipos y Usos.
Un jig consta de un tanque abierto lleno de agua, con un cedazo
horizontal en la parte superior, y provisto de un grifo en la parte
inferior del cajón (hutch), para remover el concentrado. La cama
consiste de capas de material grueso, partículas pesadas, o cama
artificial (granalla), colocada sobre el cedazo y sobre el cual escurre
la pulpa. La alimentación cruza la cama y la separación se realiza en
ella de tal manera que los granos con peso específico alto penetran a
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través de la cama y el cedazo y se depositan en el cajón como
concentrado, mientras que los granos livianos son arrastrados por la
corriente de agua hacia las colas.
JIG DE HARZ: Uno de los jigs más antiguos es el jig de Harz , en
el cual un embolo se mueve verticalmente arriba y abajo en un
compartimiento separado. Tiene hasta cuatro compartimientos en
serie. Un concentrado de alta ley se concentra en el primer
compartimiento, concentrados de menor ley se van produciendo
sucesivamente en los otros compartimientos, el último
compartimiento descarta un rebalse (overflow) a las colas.
JIG DENVER: El jig Denver se usa ampliamente, especialmente
para separar minerales pesados en los circuitos de molienda
cerrados, para evitar la sobre molienda. La válvula rotativa para el
suministro de agua puede ser regulada para abrir en el lugar del ciclo
deseado, la sincronización entre la válvula y el émbolo se logra por
medio de una correa en “V” de goma. Mediante un apropiado ajuste
de la válvula, cualquier variación deseada puede ser alcanzada,
desde la completa neutralización del golpe de succión con agua
hasta un balance completo entre succión y pulsación.
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c. Partes del JIG, describa sus funciones durante las operaciones
de concentración.
La base generalmente de separación en que el material se
extiende sobre una superficie en la cual se estratifica por el
movimiento de la misma y por el flujo gravitacional. Esta
estratificación se da por densidad situándose el material más denso
al fondo, también ocurre estratificación secundaria en donde las
partículas mas grandes descansan sobre las pequeñas en capas de
densidad constante.
Hay diferentes tipos de jigs, los cuales difieren por la geometría,
accionamiento, y otros detalles de construcción. A pesar de la gran
variedad de jigs se puede decir que ellos se componen de los
siguientes elementos básicos:
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Una caja fija, en cuyo interior el medio fluido sufre el
movimiento de impulsión y succión.
Un mecanismo de accionamiento, generalmente
compuesto de motor, pistón, sistema de lubricación.
Una criba para mantener el lecho.
Un sistema de descarga del flotado y del hundido.
d. Algún otro equipo, parecido o similar al que exista actualmente.
Existen Otros equipos utilizados para la concentración
gravimétrica son: la mesa gravimétrica de sacudidas, pan, cuna,
fajas. Canaletas o sluices. Aunque actualmente, las técnicas más
modernas que se aplican en este tipo de concentración incluyen
equipos que aprovechan la fuerza centrífuga para la separación de
partículas finas.
Entre estas tecnologías modernas se pueden citar las siguientes:
El jig centrífugo Kelsey.
El Separador de Gravedad Múltiple (MGS) Mozley.
El concentrador centrífugo Knelson.
El concentrador centrífugo Falcon.
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IX. BIBLIOGRAFÍA
CONCENTRACION GRAVIMÉTRICA
Osvaldo Pavez – UNIVERSIDAD DE ATACAMA
Procesamiento de minerales
Wills
Guía de Laboratorio de Concentración y Flotación de Minerales
Ángel Azañero Ortiz
Buscadores de internet
www.google.com
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