concentrador Knelson

CONCENTRACIÓN DE LAS COLAS DE CIANURACION DE LAS L AS MINA REINA DE ORO MEDIANTE EL USO DEL CONCENTRADOR KNELSON

• Separación por pulsaciones. Los equipos más utilizados en este tipo de

concentración son las jigs, que son usados generalmente adjuntos a un circuito de molienda para la extracción de metales libres y sulfuros de la descarga de los molinos de bolas.

• Concentración por corrientes laminares. Para e ste tipo de concentración se

utilizan los siguientes equipos: Canalones, Conos Reichert, Espirales y Mesas Vibratorias.

• Concentración centrífuga. El mecanismo se basa en la actuación de varias

fuerzas de las cuales la más importante es la fuerza centrífuga. Entre los equipos que se basan en este principio tenemos los concentradores Falcon y los concentradores Knelson.

1.5 CON CEN TRA CIÓN CIÓN CEN TRÍFUG A .

El mecanismo de concentración en los concentradores centrífugos se da por la interacción de varias fuerzas que se presentan en la operación del equipo, siendo la más importante la fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga depende del peso específico y del tamaño de las partículas, la cual es originada por un movimiento de rotación generando un desplazamiento de las partículas hacia la parte exterior  en forma tangencial. Haciéndose mucho más grande la fuerza centrífuga que actúa sobre una partícula de oro que la que actúa sobre una partícula de ganga.

Los principales equipos utilizados en la concentración centrífuga son:

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Concentrador Falcon. Consiste en una camisa cilíndrica - cónica que gira a alta velocidad en el interior de una camisa fija externa. El mineral es alimentado por  el fondo del cono y se va estratificando a medida que asciende; el mineral más

denso es impulsado hacia fuera pero es retenido contra la pared del rotor. Los minerales más livianos pasan sobre el mineral denso y son descargados como colas. Para descargar el concentrado se realiza un lavado del material acumulado en las paredes, sacando el concentrado por el fondo del equipo, necesitándose para ello parar la operación. El límite superior del tamaño de operación es de diez mallas. Este equipo no presenta lecho fluidizado por lo cual el campo centrífugo alcanza hasta 300 veces la fuerza de gravedad. La geometría del rotor es un factor crítico para el desempeño del equipo, dependiendo del tipo de mineral. Los parámetros de operación del equipo son granulometría del mineral, el porcentaje de sólidos en la alimentación y el tiempo de operación.

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Concentrador Knelson: El concentrador Knelson se basa en el principio de la fuerza

centrífuga que consigue multiplicar los efectos de la fuerza

gravitacional.

El material que se quiere procesar se alimenta en forma de

pulpa al concentrador. Este material ingresa por la parte superior del concentrador a una tolva de alimentación con desprendimiento vertical que descarga en la parte inferior de un cono rotatorio invertido. Este cono que gira a alta velocidad genera una fuerza centrífuga equivalente a 60 veces la fuerza de la gravedad. Contraria a ella es inyectado un flujo de agua a través de unos orificios laterales que tiene el cono, produciéndose así un lecho fluidizado en los bafles del cono que están instalados estratégicamente a diferentes alturas.  A medida que se alimenta el concentrador, las partículas de mayor peso específico quedan atrapadas en la cama de concentrados. Esta cama fluidificada de material que evita la compactación, permite que las partículas de gravedad específica más alta desplacen a las de menor gravedad específica hacia las colas en un intercambio continuo durante la operación, que al cabo de un periodo determinado de tiempo se obtiene un concentrado de alta ley de producto. La combinación de una cama fluidificada de concentración y el efecto

de

60

veces.

La

fuerza

gravitacional

permite

concentrar

partículas

micrométricas en el concentrador Knelson con alta eficiencia.

En la Figura 4 se puede observar un cuadro comparativo de recuperación de oro del concentrador Knelson respecto de otros equipos de concentración gravimétrica.

Equipo

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE ORO (En mallas aprox.)

2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.

2.1. ESTUDIOS REAL IZADOS SOBRE EL CONCENTRADOR K NELSON.

 A nivel mundial el concentrador Knelson ha sido objeto de numerosos estudios, analizando su funcionamiento y rentabilidad en las diferentes minas donde se ha implementado.

En diferentes publicaciones (16, 17 y 18) realizadas por Byron Knelson (constructor del concentrador Knelson) se describe el desarrollo del concentrador  centrífugo y en particular el problema de superar la retención de valores cuando se aumenta la fuerza de gravedad; se discuten los principios del concentrador  estándar Knelson, así como los del reciente concentrador de descarga central (CD). Desde la presentación del concentrador Knelson en 1980, se ha convertido en uno de los métodos más usados para la recuperación de oro libre en la industria minera. Los numerosos beneficios ofrecidos por esta tecnología han sido mejorados con la presentación del concentrador Knelson CD.

El concentrador Kneison CD tiene el mismo funcionamiento que el estándar con los beneficios adicionales de seguridad total y una opción de operación manual o completamente automática, reduce el tiempo de parada de la máquina y elimina el acceso del operador a los concentrados durante el ciclo de limpieza. El tipo automático tiene la ventaja de descargar concentrados y reiniciar la operación completamente independiente de la intervención del operador.

En Montana Tunneis Minning Inc. (8) se implementó por primera vez la concentración gravimétrica en 1991 y en 1993 se empezó a trabajar con el concentrador Kneison, dando como resultado un aumento en la recuperación de oro de aproximadamente el 30%. Primero se usaron los concentradores Kneison manuales y, a principios de 1994 se instaló el KCD 30 (concentrador de alimentación y descarga automática). Con los anteriores cambios en los circuitos de concentración se redujo los problemas operacionales, se redujo el costo de operación por onza de producción y se logró una total seguridad en el circuito de concentración. Se obtuvo una taza de retorno del 34%.

En St Gold Mines (3) se instaló un circuito de concentración el cual consta de una batería de ciclones, un separador magnético, dos concentradores Kneison de 30", una mesa Wiifley y una mesa Gemini. En la sección del concentrador Kneison se recupera el 37.1% del oro que se recupera en el circuito, se redujo en un 28% las

pérdidas de oro en el mineral cianurado y se disminuyó en 20% el consumo de cianuro en la planta. Se calculó que el periodo de reembolso del proyecto podrá ser de 7 meses.

En el depósito de zinc - oro de Rosebery (32) cuyo producción es de 65% de Zinc y 14% de oro, se contaba en un principio con un circuito de concentración compuesto de espirales Humpreys y mesas Wiifley, al cual se le anexó un concentrador Knelson de 30" manual. Antes de ésto se probó con un concentrador  Falcon, obteniéndose mejores resultados con el concentrador Knelson ya que este último se alimenta con granulometrías en rango de 2 pulgadas a 2 mieras, además no es necesario la mano de obra calificada para su operación y por último era el que mejor se acomodaba a las instalaciones ya existentes. El depósito de mineral fue inicialmente caracterizado, obteniéndose que el oro se encontraba en estado libre y asociado a la pirita, también se comprobó la existencia de esfarelita, galena, plata, tetrahedrita. Teniendo como base la caracterización y las pruebas preliminares, se instaló el concentrador Knelson el cual arrojó un 31 % de recuperación de oro de la alimentación.

En las instalaciones de Boddington Gold Mine (11), consistía inicialmente de un circuito de concentración gravimétrica, con dos espirales Humpreys de barrido, un espiral de limpieza, dos mesas de concentración. El problema que presentaba dicho circuito era que las partículas de hierro provenientes de las bolas del molino atrapaban el oro y en el momento en que dichas partículas pasaban por la mesa iban a salir con las colas, motivo por el cual se decidió instalar un concentrador  Knelson a la salida de la primera mesa Wilfley.

También se adicionó tres

concentradores Knelson instalados a la salida de los dos espirales y el otro a la salida de la segunda mesa. Los resultados obtenidos con los concentradores Knelson fueron que se aumentó el nivel de seguridad en la planta, se redujo el número de operarios en esta sección, se podía realizar un control automático del sistema y por último se aumentó la eficiencia total del circuito en un 12%. Del total

del oro recuperado en el circuito el 30% recuperado en los concentradores Knelson

En el estudio realizado por D.W. Hendriks y G. Chevalier (13) a la mina Hemio Gold Mine Inc. se encontró que el mineral tratado es una mena diseminada fina de oro, en el cual hay oro (1 a 50 micras) localizado a lo largo del silicato recristalizado en los límites de grano, oro asociado a la pirita, feldespatos, barita, moscovita, molibdeno, arsénico y antimonio, entre otros. En esta mina se muele el mineral a -200 Mesh el 90%, se utiliza cianuración y tecnología CIP. El problema que se presentaba era que en las colas se encontraba oro nativo (menor a 10 micras). Para tratar de solucionar el problema, se instaló un concentrador Knelson a la salida del circuito de molienda seguido por una mesa Gemini con el fin de atrapar el oro muy fino. Con esto se obtuvo un aumento de la eficiencia de la planta, una reducción de los costos de recuperación y el capital invertido se recuperó al cabo de 10 meses.

En el informe sobre la instalación del concentrador Knelson de 20" en la Sociedad de Minas de Bourneix (27); la cual tiene una producción de 70000 Oz/año. El circuito de beneficio y recuperación es molienda, flotación, aplicación de cianuro al concentrado de flotación y calcinación.

Antes de la adición del concentrador 

Knelson, la ley de los residuos de flotación oscilaba entre 0.3 y 1 g/t lo cual hizo que la administración adelantara un estudio dirigido a reducir las pérdidas en los residuos.

Después de varios meses de pruebas piloto con un concentrador 

Knelson de 7.5", se tomó la decisión de instalar un concentrador Knelson de 20" para la recuperación del oro de los residuos de flotación. Los tamaños de oro recuperados predominantemente mayores a 100 micrones, indican la inhabilidad del circuito de flotación para recuperar con efectividad las partículas de oro libre en este rango de tamaño.

De acuerdo con los resultados de la prueba piloto se

proyectó que al utilizar el concentrador Knelson de 20" se aumentaría la recuperación en 1.5% equivalentes aproximadamente a 3000 gramos de oro mensuales. La recuperación de la inversión tomaría menos de cuatro meses.

Esto confirma la eficiencia del concentrador Knelson para recuperar oro libre y aumentar los beneficios de la mina.

En la mina Bousquet 2 (24), se obtiene un producto de oro por gravedad, un concentrado de cobre - oro por flotación y oro por cianuración  – precipitación. Los mejoramientos en el proceso se enfocan en la aplicación del concentrador Knelson

Para reemplazar los clasificadores hidráulicos y la implementación de otros equipos para suministra aumento en la capacidad de flotación. En un estudio se demostró que era posible recuperar aproximadamente el 40% del total del oro con el concentrador Knelson, mientras que con el uso de los clasificadores la recuperación era solamente del 10.8%. Este factor, combinado con la habilidad del concentrador Knelson para lograr un concentrado de alto grado (> 1000:1 comparado con el clasificador hidráulico) dio como resultado la instalación de dos concentrador Knelson CD totalmente automatizados. Contrario a la operación con el clasificador hidráulico, el producto del concentrador Knelson requiere de muy poco afinamiento. Los clasificadores requieren ajustes permanentes de los flujos y de un mantenimiento regular y frecuente del equipo. Los requerimientos de mantenimiento para el concentrador Knelson son mínimos. La recuperación de oro de aluviones se estudió utilizando concentradores Knelson de 3 y 7.5" aplicados a cuatro clases de arenas provenientes del bajo Cauca y el Bagre (Antioquía) (12). Se obtuvieron recuperaciones acumulativas de oro de más del 98% en un circuito de tres concentradores Knelson sin remolienda. Se realizaron pruebas bajo las siguientes condiciones de operación: dilución de pulpa, 3:1; rango de tamaño de partículas, -10/+20, -20/+65 y -65 mallas Tyier y presión de agua de 3 a 5 Psi con un promedio de 4 Psi.

En el estudio de las variables y desempeño del concentrador centrífugo Knelson realizado por el CETEM (7) se evaluó la eficiencia de algunas variables del proceso en el desempeño del concentrador Knelson y se observó la aplicación a la

recuperación de minerales pesados.

Para este fin se utilizó una metodología

basada en un diseño factorial de cuatro variables a dos niveles para dos respuestas: tenor y recuperación de minerales pesados no concentrados. Dentro de las variables estudiadas (alimentación, porcentaje de sólidos, tiempo de centrifugación y presión de agua de fluidización), se concluyó que la variable más significativa resultó ser la presión de fluidización que contribuye positivamente para los resultados analizados. La alimentación de sólidos y el tiempo de centrifugación contribuyen negativamente a la recuperación de material pesado, para niveles de 60 a 100 Kg/h y de 10 a 30 minutos respectivamente.

En el estudio de aplicación del concentrador Knelson a la minería de pequeña escala en la región de Atacama (Chile) (6), se utilizó un concentrador Knelson de 3" y se estudiaron los diferentes parámetros de operación del equipo: granulometría de la alimentación, presión de agua, duración del experimento, tamaño de las partículas de oro y calidad del agua. Primeramente se realizó una caracterización del mineral encontrándose gran contenido de cuarzo asociado a las partículas de oro y una ley de 7.65 g/t de oro. Se operó el equipo con el mineral, encontrándose que éste recupera un 70% del oro contenido en el mineral de estudio. Se propone el concentrador Knelson como una buena alternativa para la recuperación de oro en la minería de pequeña escala de la región de Atacama (Chile), reduciendo así al mínimo el proceso de amalgamación que es tradicionalmente utilizado en la región.

En la mina Sixteen to One en California (EUA) (28) se implementó el uso de un concentrador Knelson de 12" de descarga central para realizar una prueba a nivel piloto obteniéndose una gran mejora en la recuperación de oro, disminución de los requerimientos de la mano de obra y aumento de la seguridad del concentrado. Después de un cuidadoso análisis se instaló un concentrador Knelson CD-20 con su correspondiente tolva y zaranda estática. Con la implantación del concentrador  Knelson, se aumentó la capacidad de la planta en un 28% y puede incrementarse aún más. La recuperación de oro libre incrementó de más o menos un 70% a

niveles que bordean el 96%.

El concentrador instalado tenía un cono de

generación G5. Esto redujo el agua de fluidización de 90 USGPM a 50 USGPM, por lo tanto se redujo la densidad de la pulpa de las colas del concentrador. También se observó una reducción en el volumen del concentrado de 9.2 a 5.5 litros y un incremento en los volúmenes de sólidos a procesarse de 15 a 20 TPH.

El constructor del equipo ha ido desarrollando a través del tiempo el diseño del cono concentrador hasta llegar a tener en este momento un cono con la capacidad de ofrecer una eficiente concentración. En la Figura 5 se observa la evolución del diseño, siendo: 

Figura 5a. Primer diseño, el cual presentaba una pendiente interna de 30°, un espaciamiento entre anillos o bafles de 50 mm y con una profundidad de 50 mm, agujeros de entrada de agua derechos y la parte exterior del cono cilíndrica.

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Figura 5b. Segundo diseño. Para mejorar el diseño anterior y evitar el atoramiento que se producía dentro del cono, se modificó la parte interna del cono haciéndola cilíndrica y se aumentó la profundidad de los anillos. Los principales problemas de este diseño era el almacenamiento de gran volumen de concentrado en el cono, el agua requerida para la fluidizacion era mayor y constantemente el material dentro del cono se compactaba.

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Figura 5c. Tercer diseño. Este diseño ya permitía la inyección de agua al interior del cono tangencialmente. El interior del cono era de forma de escalones, la parte exterior del cono era cónica. El inconveniente que presentaba era que necesitaba de mayor tiempo para la concentración disminuyendo así la capacidad del equipo.

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Figura 5d. Cuarto diseño. Este diseño permite una mayor fluidizacion, mayor  concentración, baja posibilidad de compactación dentro de los bafles y fue construido con poliuretano garantizando la calidad del cono.

Figura 5 a, b, c y d. Evolución del diseño del con concentrador.