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CONCENTRACIÓN DE LAS COLAS DE CIANURACION DE LAS 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 este 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 CONCENTRACIÓN CENTRÍFUGA.
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:
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.
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 REALIZADOS SOBRE EL CONCENTRADOR KNELSON.
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.
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.
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.
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.
