Los separadores de tambor magnético permanente se utilizan ampliamente para el enriquecimiento de mineral de magnetita, la preconcentración de partículas gruesas y la eliminación de residuos, la concentración previa a la filtración, la recuperación de medios pesados magnéticos, la preconcentración de la alimentación para la separación magnética húmeda de alta intensidad, así como la eliminación de hierro y la purificación de minerales no metálicos, como la arena de cuarzo, en función de las variaciones en la intensidad del campo magnético, la disposición del sistema magnético y la estructura del tambor.

Un separador de tambor magnético permanente consta de un sistema magnético, un tambor, un depósito de separación, un dispositivo de accionamiento y dispositivos de alimentación, descarga y rebose. La disposición del sistema magnético y el número de polos magnéticos influyen de manera decisiva en el rendimiento de la separación. Dependiendo del diámetro del tambor, el número de polos magnéticos suele oscilar entre 4 y 7, con polaridades que se alternan a lo largo de la periferia. El tambor se utiliza para atraer y transportar las partículas magnéticas, así como para impedir que la suspensión penetre en el sistema magnético. El tambor y sus tapas de extremo están fabricados con materiales no magnéticos de alta resistividad eléctrica y resistencia a la corrosión. El depósito de separación suele estar fabricado en acero inoxidable austenítico y revestido con caucho o materiales sintéticos para evitar el desgaste. El tambor suele accionarse mediante un motorreductor o un motor de la serie Y a través de un reductor.

Los bloques de imanes permanentes suelen fabricarse con materiales como la ferrita de estroncio y la ferrita de bario. En los últimos años, también se han empezado a utilizar en los bloques de imanes materiales de imanes permanentes de tierras raras, como el acero magnético de neodimio-hierro-boro (NdFeB); aunque estos últimos son más caros, ofrecen excelentes propiedades magnéticas y requieren cantidades menores. En la actualidad, se utilizan habitualmente sistemas magnéticos compuestos que combinan bloques de imanes permanentes de ferrita y bloques de imanes permanentes de tierras raras, lo que mejora significativamente el rendimiento de los separadores (por ejemplo, duplicando con creces la intensidad del campo magnético) y amplía el rango de aplicación de los mismos. En los últimos años, se han empleado sistemas magnéticos compuestos íntegramente por bloques de imanes permanentes de tierras raras para alcanzar intensidades de campo magnético y un rendimiento aún mayores, como lo ilustran los separadores de tambor con imanes permanentes totalmente de tierras raras de la serie NCT.

En función del modo de funcionamiento, los separadores de tambor con imanes permanentes están disponibles en tres configuraciones de depósito, tal y como se muestra en la fig. 13-2, a saber: tipo concurrente (S), tipo contracorriente (N) y tipo semicontracorriente (B).

Fig. 13-2 Tres configuraciones de separadores magnéticos de tambor con tres depósitos
(a) Tipo paralelo; (b) Tipo semicontracorriente; (c) Tipo contracorriente

El separador magnético en corriente paralela es adecuado para minerales de más de 6 mm; el de contracorriente, para minerales de menos de 2-3 mm; y el de semicontracorriente, para minerales de menos de 0,3 mm. Cuando el contenido de magnetita en la alimentación es bajo, es decir, cuando el rendimiento de los residuos supera los 50%, los tres tipos de tanques ofrecen un rendimiento metalúrgico similar. Cuando el contenido de hierro magnético en la materia prima es elevado, es decir, cuando el rendimiento de los residuos es inferior a 30%, el tipo en paralelo supera significativamente a los tipos en contracorriente y semicontracorriente. En la producción real, se puede seleccionar la configuración adecuada de los tanques en función de las características del mineral y del esquema de proceso de beneficio.

Salvo por las diferencias notables en el diseño del depósito, los demás componentes de los separadores magnéticos de tambor de imanes permanentes son, en esencia, similares a los de los separadores magnéticos convencionales. La fig. 13-3 muestra la estructura de un separador magnético de tambor de semicontracorriente.

Fig. 13-3 Estructura del separador de tambor con imanes permanentes (tipo semicontracorriente)
1—Tambor; 2—Sistema magnético; 3—Depósito; 4—Placa conductora magnética; 5—Soporte; 6—Tubo de pulverización de agua; 7—Caja de alimentación; 8—Tubo de descarga de agua del mineral; 9—Placa base; 10—Dispositivo de ajuste de la declinación magnética; 11—Soporte.

En China hay muchos fabricantes de separadores de tambor con imanes permanentes. Cada uno de ellos, basándose en su propia experiencia, ha introducido mejoras y ajustes en mayor o menor medida en lo que respecta al circuito magnético, la intensidad del campo, el gradiente, el número de polos, el ángulo de envoltura, la profundidad de acción del campo magnético y los materiales de los polos del sistema magnético, así como al sistema de accionamiento, la disposición y configuración de los cojinetes y la estructura del depósito. Como resultado, existe una amplia variedad de series y una gama compleja de modelos y especificaciones. Sin embargo, las dimensiones básicas —el diámetro y la longitud del tambor— se han mantenido sin cambios. Por lo tanto, en la Tabla 13-1 se enumeran las series, los modelos, las especificaciones y los parámetros técnicos de los separadores de tambor con imanes permanentes que actualmente son los más habituales y ampliamente utilizados en China.

Tabla 13-1: Parámetros técnicos del separador de tambor de imanes permanentes tipo BX

Continuación de la tabla 13=1

①10e = 79,58 A/m.

Parámetros operativos principales de los separadores de tambor de imanes permanentes

En la producción real, los principales parámetros que influyen en el rendimiento del proceso de los separadores de tambor de imanes permanentes son: la velocidad de rotación del tambor, el ángulo de desplazamiento de los polos magnéticos, la distancia de trabajo, la distancia en la descarga del concentrado y el rendimiento. Hasta la fecha, no existe un método de cálculo preciso para estos parámetros, y el único enfoque consiste en explorarlos y probarlos continuamente durante la práctica de la producción para determinar los parámetros de funcionamiento más adecuados.

13.2.2.1 Velocidad de rotación del tambor

La velocidad de rotación del tambor influye directamente en la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas minerales en la superficie del tambor. Cuando aumenta la velocidad de rotación, algunas partículas retenidas con menor atracción magnética se descargan hacia los residuos, lo que tiende a elevar tanto la ley del concentrado como la de los residuos, mientras que la recuperación de hierro disminuye ligeramente, aunque los cambios no son muy pronunciados. Teniendo en cuenta la mejora en la calidad del concentrado y el rendimiento, el cambio en la velocidad de rotación del tambor debe ser moderado.

13.2.2.2 Ángulo de desplazamiento del polo magnético

El ángulo de desplazamiento del polo magnético influye directamente en la anchura de la zona de barrido. A medida que aumenta el ángulo de desplazamiento, la zona de separación se estrecha y el tiempo de separación se acorta. Esto da lugar a un ligero aumento tanto en la ley del concentrado como en la de los residuos, y a una tendencia a la baja en la recuperación de hierro; sin embargo, los cambios son relativamente pequeños y aún así se puede lograr un rendimiento metalúrgico satisfactorio. En la mayoría de los separadores de tambor magnético permanente fabricados en China, el sistema magnético está bien diseñado con un circuito magnético racional, y el ángulo de desplazamiento puede ajustarse dentro de un amplio rango de entre 5° y 25°, en función de las propiedades de los distintos minerales.

13.2.2.3 Distancia de trabajo

El espacio de trabajo se refiere al área transversal mínima entre el tambor y la placa inferior del tanque en la zona de barrido, a través de la cual puede pasar la suspensión, y se expresa convencionalmente como la altura de la sección transversal. Este espacio determina la capacidad de procesamiento del separador: un espacio mayor aumenta el rendimiento, pero conlleva mayores pérdidas de residuos; por el contrario, un espacio menor reduce el rendimiento y afecta a la producción. Dependiendo de las condiciones específicas, este espacio suele fijarse entre 35 y 60 mm.

13.2.2.4 Espacio libre en la descarga del concentrado

La abertura en la descarga de concentrado viene determinada por la capacidad de producción. Un tamaño inadecuado afecta a la descarga del mineral: si es demasiado grande, aumenta la ley de los residuos y disminuye la capacidad de procesamiento; si es demasiado pequeña, la descarga de concentrado se dificulta. En función de la cantidad de concentrado, esta abertura suele ser de entre 15 y 25 mm, con un valor típico de 20 mm.

13.2.2.5 Rendimiento

El rendimiento de un separador de tambor de imanes permanentes puede seleccionarse en función de los datos reales de producción, o bien estimarse a partir de la capacidad unitaria por metro de longitud del tambor, utilizando la siguiente fórmula de cálculo (Ecuación 13-1):

Q = K · q · L (13-1)

Dónde:
Q — caudal de mineral seco del separador magnético, t/h;
K — coeficiente, que suele fijarse en 0,85;
q — caudal por metro de longitud del tambor, t/(m·h);
L — longitud del tambor, m.

Instalación y puesta en marcha de prueba de separadores de tambor de imanes permanentes

13.2.3.1 Instalación de separadores de tambor con imanes permanentes
Los detalles son los siguientes:

(1) Durante la instalación, hay que tener cuidado de manipular el equipo con delicadeza, mantenerlo alejado de objetos de hierro, evitar golpes y prevenir deformaciones.

(2) La holgura *a* entre el tambor y el depósito, y la holgura *b* entre el tambor y la abertura de descarga deben ajustarse a las especificaciones establecidas en los documentos de diseño (véase la fig. 13-4).

Fig. 13-4 Separador magnético de tambor
1—Abertura de alimentación; 2—Tambor; 3—Sistema magnético; 4—Tubo de agua de lavado del mineral; 5—Abertura de descarga; 6—Presa de rebose; 7—Salida de residuos ajustable; 8—Orificio de rebose;
a—Distancia libre entre el tambor y el depósito;
b—Distancia libre entre el tambor y la abertura de descarga;
α—Ángulo de ajuste de la posición del sistema magnético.

(3) Las tolerancias admisibles para la instalación del separador magnético de tambor y los métodos de inspección deberán ajustarse a lo establecido en la tabla 13-2.

13.2.3.2 Prueba de funcionamiento del separador de tambor de imanes permanentes

La puesta en marcha de prueba del separador de tambor de imanes permanentes deberá cumplir los siguientes requisitos:

(1) La prueba de funcionamiento en vacío deberá durar al menos 2 horas.

(2) Antes de la puesta en marcha de prueba, se debe limpiar a fondo el cuerpo del depósito y cualquier material adherido al mismo.

(3) El mecanismo de accionamiento deberá funcionar sin atascos ni ruidos anormales.

(4) Ningún elemento de fijación ni pieza de unión deberá estar suelto.

(5) La temperatura de los cojinetes lubricados no deberá superar los 70 °C, y la de los cojinetes de rodillos no deberá superar los 80 °C.

Tabla 13-2: Desviaciones admisibles para la instalación de separadores magnéticos de tambor

13.2.4 Funcionamiento de los separadores de tambor con imanes permanentes

13.2.4.1 Puesta en marcha y parada

Los procedimientos de puesta en marcha y parada son los siguientes:

(1) Inspección previa al arranque. Comprueba que el equipo esté en buen estado, que todos los tornillos estén bien apretados y que no haya obstrucciones en las piezas de transmisión, y gira manualmente el equipo entre 2 y 3 vueltas antes de ponerlo en marcha.

(2) Secuencia de arranque. Ponga en marcha los equipos en el orden indicado, de aguas abajo hacia aguas arriba, según el flujo del proceso. Una vez que el depósito separador se haya llenado de agua limpia, ponga en marcha el motor y, a continuación, introduzca el mineral.

(3) Secuencia de apagado. La secuencia de apagado es la inversa de la secuencia de encendido, es decir, de aguas arriba a aguas abajo.

13.2.4.2 Funcionamiento

Los requisitos operativos son los siguientes:

(1) Compruebe periódicamente el desgaste de la carcasa del tambor. Si la capa resistente al desgaste está desgastada o se ha desprendido, debe repararse o sustituirse sin demora.

(2) Si caen piezas de hierro o residuos en el depósito, deben retirarse inmediatamente.

(3) Por lo general, el aumento de temperatura de los rodamientos y los motores no debe superar los 70 °C.

(4) La cadena de transmisión debe tener la tensión adecuada; sustitúyela sin demora si presenta un desgaste importante.

(5) Todos los puntos de lubricación deben contar con suficiente grasa.

(6) La presión del agua en cada tubería no debe ser inferior a 0,12 MPa.

13.2.5 Mantenimiento de los separadores de tambor con imanes permanentes

13.2.5.1 Contenido del mantenimiento

La estructura del separador de tambor con imanes permanentes es sencilla. El mantenimiento se lleva a cabo, por lo general, en función del grado de desgaste y de los daños observados.

13.2.5.2 Métodos de mantenimiento

Los métodos de mantenimiento son los siguientes:

(1) Sistema magnético. El sistema magnético es el componente más importante del separador y está formado por la placa de conexión del eje principal, las placas de yugo y los bloques magnéticos. Los bloques magnéticos están fabricados con ferrita de estroncio Y30BH y fijados a las placas de yugo. Todo el sistema magnético está encapsulado y protegido con acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti para evitar que los bloques magnéticos se desprendan o sufran daños. Sin embargo, debido al funcionamiento prolongado, los bloques magnéticos pueden llegar a agrietarse. En tales casos, se debe retirar todo el conjunto y sustituirlo por uno nuevo, en lugar de sustituir únicamente el bloque dañado.

(2) Tambor. El tambor del separador magnético permanente suele estar fabricado con chapa de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti de entre 3 y 5 mm de espesor, dependiendo del diámetro del tambor. La protección del tambor influye en gran medida en la vida útil del separador. Para evitar el desgaste, los fabricantes recubren la superficie del tambor con una lámina de caucho reforzada con tejido, altamente resistente al desgaste, de 6 mm de espesor, cuya capa inferior (2 mm) se adhiere al tambor de acero inoxidable mediante una capa adhesiva, mientras que la capa exterior (4 mm) es de caucho resistente al desgaste. Durante la producción, si se detecta desgaste local en la lámina de caucho, debe repararse inmediatamente con parches de caucho. Si el desgaste es grave, debe sustituirse toda la lámina.

(3) Depósito. El depósito está fabricado con chapa de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti, soldada mediante soldadura por arco con argón o soldadura con protección de CO₂ para garantizar la calidad de la soldadura y evitar fugas durante el funcionamiento. El fondo del depósito tiene una estructura en forma de arco para evitar la acumulación de material y reducir el impacto sobre el fondo del depósito. La forma y las dimensiones del depósito influyen directamente en el rendimiento de la separación; por lo tanto, durante el funcionamiento y el mantenimiento, se deben inspeccionar rigurosamente su forma, sus dimensiones y su estado de desgaste, y cualquier problema debe repararse sin demora.

(4) Piezas de la transmisión. La transmisión del separador de tambor con imanes permanentes consta de un motorreductor y un sistema de transmisión por cadena de rodillos. El motor de accionamiento está equipado con un protector contra sobrecorriente, por lo que es poco probable que se produzcan problemas graves durante la producción. En el funcionamiento a largo plazo, la cadena de rodillos tiende a alargarse, por lo que debe repararse o sustituirse a tiempo.