Pesca con jig tratamiento de minerales

2.3.1 Principio del jigging El jigging es un método de separación por gravedad que permite separar minerales en una corriente de agua que fluye verticalmente a velocidades variables. El equipo utilizado se denomina «jig». El espacio interior del jig destinado a la separación de minerales se denomina «cámara de jigging», y contiene tamices fijos o móviles. Las primeras se denominan cribas fijas y las segundas, cribas móviles. Durante el funcionamiento, el material que se va a separar forma una capa sobre la criba, denominada lecho, y el agua fluye a través de la criba de forma periódica. Cuando el caudal de agua aumenta, el lecho se desprende de la superficie de la criba y se afloja. Las partículas minerales de diferentes densidades experimentan un desplazamiento relativo bajo la acción de la diferencia de presión estática y la diferencia de velocidad de sedimentación; los minerales más pesados pasan a la capa inferior, mientras que los más ligeros se desplazan hacia la capa superior. Cuando el caudal de agua desciende, el lecho se compacta gradualmente, y las partículas minerales pesadas más finas pueden seguir pasando a través de los huecos del lecho para entrar en la capa inferior, reponiendo y recuperando los minerales pesados. Este proceso se denomina succión. Este proceso se repite hasta que se separan los minerales ligeros de los pesados. A continuación, el concentrado y los residuos se descargan por separado (como se muestra en la figura 2-5).

La separación por agitación es un método sencillo y rentable para el tratamiento de minerales de grano grueso, medio e incluso fino. Se utiliza ampliamente en yacimientos aluviales que contienen metales preciosos y raros, como el oro, el tantalio, el niobio, el titanio y el circonio. Sus principales desventajas son el elevado consumo de agua, la necesidad de una alimentación clasificada al procesar minerales metálicos y una eficiencia de separación relativamente baja al procesar minerales de grano fino. El rango máximo de tamaño de partícula para los minerales metálicos procesados es de 50 a 0,1 mm, siendo el rango adecuado de tamaño de partícula de alimentación de 20 a 0,2 mm.

2.3.2 Jigs: Los jigs pueden clasificarse según las materias primas procesadas, el medio de clasificación, si las placas de cribado son móviles, las piezas móviles que impulsan el flujo de agua, el tipo de mecanismo de transmisión, el tamaño de las partículas de alimentación, el tipo de curva de ciclo y la forma de la superficie de la cámara de clasificación. En función de las materias primas procesadas, se dividen en jigs mineros y jigs de carbón. En función del medio de clasificación, se dividen en jigs hidráulicos y jigs neumáticos. En función de si las placas de cribado son móviles, se dividen en jigs de cribado fijo y jigs de cribado móvil. En función de las piezas móviles que impulsan el flujo de agua, pueden clasificarse en jigs de pistón, jigs de diafragma, jigs de agitación hidráulica y jigs de aire comprimido. Los jigs de diafragma se utilizan principalmente en el procesamiento de minerales metálicos. Los jigs de diafragma pueden clasificarse además, según la posición del diafragma, en jigs de diafragma de movimiento lateral, jigs de diafragma de movimiento inferior y jigs de diafragma de movimiento lateral (como se muestra en la figura 2-6).

Figura 2-6: Diagrama esquemático de la clasificación de las plantillas de diafragma

a— Plantilla de diafragma con desplazamiento lateral; b— Plantilla de diafragma con desplazamiento hacia abajo y fondo cónico móvil;

c— Plantilla con diafragma interno de movimiento descendente; d— Plantilla con diafragma externo de movimiento lateral; e— Plantilla con diafragma interno de movimiento lateral

2.3.2.1 Plantilla de diafragma de montaje lateral

Su estructura se muestra en la figura 2-7. El diafragma se encuentra junto a la cámara de jigging. Se inspira en el jig de Denver de Estados Unidos y también se conoce como jig de tipo Denver. La máquina cuenta con dos cámaras de jig conectadas en serie, cada una con un tamiz de 450 mm × 300 mm. El diafragma es accionado por un mecanismo de articulación excéntrica, compuesto por dos discos excéntricos. El ajuste de sus posiciones relativas permite variar la carrera dentro de un rango de 0 a 25 mm. Hay dos velocidades de carrera disponibles: 329 y 420 carreras por minuto. El flujo de agua sigue un movimiento periódico sinusoidal. Presenta un fuerte efecto de succión, lo que requiere la reposición frecuente de grandes cantidades de agua de desagüe desde la pared lateral. Es adecuada para el procesamiento de diversos minerales metálicos, así como de yacimientos aluviales auríferos y de metales raros. El tamaño máximo de las partículas de alimentación es de 12-18 mm, el límite inferior del tamaño de las partículas recuperables es de 0,2 mm, la capacidad de procesamiento de cada unidad es de 1-5 toneladas/hora y el consumo de agua de una sola unidad es de 5-15 metros cúbicos/hora.

Figura 2-7: Plantilla de diafragma con desplazamiento lateral: 1 — Mecanismo excéntrico; 2 — Diafragma

2.3.2.2 Plantilla de diafragma de acción descendente: su diafragma de accionamiento se encuentra debajo de la cámara de la plantilla. Entre los tipos principales se incluyen las plantillas de diafragma cónico de acción descendente, las plantillas recíprocas, las plantillas rectangulares de onda en diente de sierra, las plantillas circulares hidráulicas y las plantillas con motor Carri. La plantilla de diafragma cónico de acción descendente es la más utilizada en mi país, y su esquema estructural se muestra en la figura 2-8.

Figura 2-8: Diagrama esquemático de una plantilla de diafragma cónico con movimiento inferior

1—Dispositivo de transmisión; 2—Diafragma; 3—Superficie de tamizado; 4—Marco

La criba de diafragma cónico con fondo móvil, también conocida como «Pan American Placer» o «MexaHoop», consta de dos cámaras cuadradas en tándem, cada una con un fondo cónico vibratorio circular, conectadas a la carcasa de la máquina mediante un anillo de diafragma. El fondo cónico vibratorio se apoya sobre un bastidor vibratorio. Un extremo del bastidor vibratorio está conectado a un disco excéntrico de transmisión mediante una placa de resorte. Cuando el disco excéntrico gira, el fondo cónico vibra hacia arriba y hacia abajo. El disco excéntrico tiene una estructura de doble excentricidad con una excentricidad total de 0–26 mm. Se consiguen tres carreras por minuto cambiando la polea: 256, 300 y 350 rpm. En mi país, este tipo de jig se utiliza para procesar tungsteno, estaño, minerales sulfurados y minerales auríferos, descargándose el concentrado mediante un método de descarga a través de una criba. El tamaño máximo de las partículas de alimentación es de 18 mm, aunque en la práctica no suele superar los 10 mm, y el tamaño mínimo de las partículas recuperables es de 0,1 mm.

La estructura de la criba vibratoria compuesta (conocida en EE. UU. como «criba Wemco-Remer») es similar a la de la criba de cono de acción descendente. Consta de dos cámaras de cribado conectadas en serie, con un disco excéntrico que impulsa el bastidor a oscilar, lo que hace que los cubos cónicos que hay en él vibren alternativamente hacia arriba y hacia abajo. La diferencia radica en que cuenta con dos conjuntos de mecanismos de accionamiento excéntrico: uno para el funcionamiento de carrera alta y carrera corta, y otro para el funcionamiento de carrera baja y carrera larga. Ambos actúan conjuntamente sobre el bastidor oscilante para producir vibraciones compuestas en las cubetas cónicas.

La plantilla de onda en diente de sierra rectangular y la plantilla de onda en diente de sierra trapezoidal tienen estructuras similares; la diferencia radica en que la primera consta de dos cámaras cuadradas conectadas en serie, mientras que la segunda consta de dos cámaras trapezoidales horizontales conectadas en serie. Las levas y los resortes impulsan los diafragmas de los cubos cónicos para que se muevan simultáneamente a través de una viga transversal, y la curva de desplazamiento del flujo de agua tiene forma de onda en diente de sierra. La primera se utiliza principalmente para el enriquecimiento de minerales aluviales auríferos, mientras que la segunda se emplea para el procesamiento de cassiterita y minerales sulfurosos. 2.3.2.3 Jig circular Su sección transversal horizontal es circular y utiliza un sistema de transmisión mecánico-hidráulico. En la parte superior de la cámara de separación se instala un rastrillo giratorio, por lo que también se denomina «jig circular hidráulico». A menudo se instala en dragas de oro o estaño para separar el oro aluvial o el mineral de estaño. Una versión mejorada de la criba circular es la criba radial MTE (empresa MTE, Países Bajos), disponible habitualmente en modelos de tres cámaras a 90°, seis cámaras a 180° y nueve cámaras a 270°. El diafragma situado debajo de la cámara de agitación es accionado por el vástago del pistón del cilindro accionado. La curva de distancia recorrida en función del tiempo del pistón del cilindro accionado viene controlada por una leva giratoria que acciona el vástago del pistón del cilindro motor. El radio de cada punto del borde exterior de la leva, si se amplía continuamente en función del ángulo de rotación, presenta una forma de onda en diente de sierra. Por lo tanto, la curva del ciclo de agitación del flujo de agua es una forma de onda rectangular, mientras que la curva de desplazamiento es una forma de onda en diente de sierra. Esta curva de ciclo se caracteriza por un rápido ascenso del agua y un descenso lento. La velocidad descendente del flujo de agua es similar a la velocidad de sedimentación del lecho, lo que reduce el impacto de la hidrodinámica en la estratificación, mejora la eficiencia de la clasificación y reduce la cantidad de agua de relleno insuficiente.

El principio de funcionamiento del sistema mecánico-hidráulico se muestra en la figura 2-9. Cuando el cono móvil desciende, la energía cinética del agua, el mineral y el cono móvil en la cámara de agitación es absorbida por el acumulador y convertida en energía potencial. Cuando el diafragma vuelve a subir, la energía potencial se libera para realizar trabajo, impulsando el movimiento del diafragma. Esta energía puede aprovecharse repetidamente, lo que se traduce en un buen ahorro energético.

Figura 2-9: Diagrama del principio de funcionamiento del sistema mecánico-hidráulico

1—Acumulador; 2—Cilindro accionado; 3—Cono de diafragma; 4—Leva; 5—Cilindro accionado

Las cribas circulares de los tipos DYTA y PYTA desarrolladas en mi país utilizan, respectivamente, un motor con regulador de velocidad y una polea para accionar la leva. El círculo completo consta de 12 cámaras de cribado trapezoidales con un diámetro de 7750 mm. Procesan mineral de oro aluvial, con la mayoría de las partículas de alimentación de menos de 15 mm, lo que permite una alimentación sin clasificación previa. La capacidad de procesamiento es de 280 toneladas/hora, y la tasa de recuperación de oro puede alcanzar el 98%.

2.3.2.4 Plantilla de diafragma de montaje lateral

El diafragma se encuentra en la pared inferior o en la pared divisoria de la cámara de la criba. Las cribas rectangulares con diafragma de desplazamiento lateral, las cribas para partículas grandes, las cribas tipo Yuba, las cribas trapezoidales de una y dos filas, etc., pertenecen todas a este tipo de criba.

El diafragma de una plantilla de diafragma rectangular con accionamiento lateral está montado en el exterior de la carcasa, debajo de la placa de cribado, y es accionado por un mecanismo de articulación excéntrica. La cámara de la plantilla tiene una sección transversal rectangular horizontal y se presenta en estructuras de una sola fila con dos cámaras y de dos filas con cuatro cámaras. La estructura de la criba de diafragma de doble fila y cuatro cámaras 2LTC-79/4 se muestra en la figura 2-10. También está disponible para el tratamiento de mineral de grano grueso (12-3 mm) y de grano fino (3-0 mm). En el primer caso, los productos pesados de tamaño inferior al requerido se descargan por el centro, mientras que en el segundo, los productos pesados se descargan individualmente desde cada cámara. Esta máquina cuenta con un amplio rango de carrera del diafragma ajustable, que varía de forma continua entre 0 y 50 mm. La frecuencia de carrera se ajusta cambiando las poleas por otras de diferentes diámetros. Se utiliza habitualmente para el tratamiento de minerales de hierro, manganeso, tungsteno, estaño y minerales auríferos.

En la figura 2-11 se muestra la estructura de un jig para partículas grandes. El modelo principal desarrollado en mi país es el Am-30, capaz de procesar mineral de grano grueso. Su estructura y su método de transmisión son similares a los de un jig de diafragma típico de accionamiento lateral. Sin embargo, su diafragma tiene una carrera amplia, con una carrera máxima de 50 mm y un tamaño máximo de partícula de alimentación de 30 mm. El concentrado se descarga mediante un método de descarga por encima de la criba, con una válvula de descarga en forma de V situada en el extremo de la placa de cribado.

Figura 2-10700×900: Diagrama de la estructura de una plantilla rectangular con diafragma de desplazamiento lateral

1—Canaleta de alimentación; 2—Chasis secundario; 3—Motor; 4—Eje intermedio; 5—Placa de cribado; 6—Diafragma de accionamiento; 7—Dispositivo de transmisión

La criba está controlada por una placa en forma de V. Los productos pesados pasan por el borde inferior de la placa en forma de V y se descargan a través de un aliviadero. Los productos más ligeros se desplazan a ambos lados de la placa en forma de V y, a continuación, pasan por encima de los deflectores. En condiciones de grano grueso, se separan la roca circundante y la ganga, y los productos pesados se trituran y separan posteriormente. En algunas condiciones, se puede obtener el concentrado directamente.

Figura 2-11: Estructura del dispositivo de sujeción de partículas grandes Am-30

1—Bastidor; 2—Caja; 3—Tambor; 4—Caja de transmisión; 5—Dispositivo de descarga bajo la criba;

6—Deflector de separación en forma de V; 7—Motor; 8—Placa de cribado

El diafragma del tamiz tipo YIba está montado en las paredes extremas de los extremos de alimentación y descarga, con la dirección del flujo de la lechada perpendicular al diafragma. Algunos diafragmas están montados en las paredes laterales de la carcasa. Existen modelos de una sola fila con doble cámara y de dos filas con cuatro cámaras, que se utilizan principalmente para la separación de mineral de oro aluvial.

La sección transversal horizontal de la cámara de cribado de la criba trapezoidal aumenta desde el extremo de alimentación hasta el extremo de descarga, y la superficie de cribado es un trapecio continuo. Existen diversas variantes; la primera que se utilizó en mi país fue la criba trapezoidal de doble fila y ocho cámaras, que goza de un amplio uso. Su estructura se muestra en la figura 2-12. Se utiliza un mecanismo de articulación excéntrica para accionar el movimiento del diafragma situado en la pared lateral. Sus especificaciones se expresan como longitud de una sola cámara × (anchura del extremo de alimentación ~ anchura del extremo de descarga). El modelo más grande es el 2LTC-610%T, con unas especificaciones de 900 mm × (600～1000) mm, un tamaño máximo de las partículas de alimentación de 10～13 mm y un tamaño efectivo de recuperación de las partículas de 5～0,075 mm.

Figura 2-12: Diagrama esquemático de una plantilla trapezoidal de doble fila y ocho cámaras

1 — Comedero; 2 — Agitador delantero; 3 — Caja de cambios; 4 — Motor;

5 — Marco del tamiz; 6 — Agitador trasero; 7 — Cámara de agitación; 8 — Diafragma del agitador; 9 — Placa del tamiz

La cribadora de tipo industrial es una cribadora de diafragma de una sola fila y acción lateral con tres cámaras, desarrollada en mi país, con unas dimensiones de 1100 mm × (750～1050) mm. Su característica principal es que el diafragma es accionado por un cabezal de mesa vibratoria de tipo 6-S. Las características del flujo de agua son un movimiento asimétrico con una gran velocidad ascendente y una velocidad descendente reducida, lo que da lugar a una carrera corta y un rango de ajuste reducido. Es adecuado para el tratamiento de minerales de grano fino (-3 mm).

2.3.2.5 Plantilla con agitador hidráulico

Su característica es que utiliza una válvula para agitar de forma intermitente el flujo de agua ascendente, sin que haya ningún otro mecanismo de transmisión instalado en el interior de la máquina. Su estructura se muestra en la figura 2-13. El agua a presión (30-250 kPa) entra por debajo de la válvula a través de una tubería, empujando la válvula hacia arriba. A continuación, el agua fluye hacia la cámara de agitación, agitando y separando el lecho. A medida que el agua fluye rápidamente por debajo de la válvula, la presión disminuye y la válvula se cierra por la acción de un resorte. A continuación, la presión del agua vuelve a aumentar, reabriendo la válvula, lo que crea un ciclo de jigging con flujo de agua exclusivamente ascendente. Al no haber flujo de agua descendente, el lecho queda muy disperso, lo que permite un gran rendimiento, pero solo se pueden recuperar productos gruesos y pesados. Este tipo de jig se utilizó desde hace relativamente mucho tiempo y se emplea principalmente para el tratamiento de mineral de oro en vetas. Se instala en un ciclo de molienda de circuito cerrado para recuperar oro grueso u otros minerales pesados individuales, con el fin de evitar una molienda excesiva.

Figura 2-13: Plantilla hidráulica

1—Placa de cribado; 2—Rejilla de cribado; 3—Tubería principal de agua; 4—Diafragma de goma; 5—Resorte; 6—Válvula; 7—Tubería de entrada

2.3.2.6 Plantilla de cribado móvil

Su característica es que utiliza la vibración de la placa de cribado para aflojar el lecho y lograr la estratificación. La primera criba vibratoria fue un lavador de barril manual. El mineral se cargaba en el bastidor de la criba, se colocaba en un cubo de agua y se hacía vibrar manualmente el bastidor para aflojar y estratificar el mineral, separando los productos más ligeros y los más pesados capa por capa.

En la figura 2-14 se muestra la estructura de la criba hidráulica móvil modelo LTD1625 desarrollada en mi país. Las dos paredes laterales del bastidor de la criba móvil se extienden aproximadamente el doble de la longitud de la superficie de cribado y están fijadas en los extremos mediante pasadores. El otro extremo está conectado al vástago del pistón del cilindro hidráulico situado sobre la placa de cribado, lo que impulsa el movimiento del bastidor de la criba. Durante el funcionamiento, el mineral en bruto se alimenta a un extremo de la superficie de cribado, donde se afloja y se estratifica mediante vibración, al tiempo que se desplaza a lo largo de dicha superficie hacia el extremo de descarga. Los minerales pesados de la capa inferior se descargan en un lado de la rueda elevadora a través de la rueda de descarga, mientras que los minerales ligeros cruzan el alero de rebose y entran por el otro lado de la rueda elevadora. A medida que gira la rueda elevadora, se descargan por separado en las rampas de producto ligero y pesado, y a continuación se transportan hacia el exterior mediante una cinta transportadora. El mineral fino que cae a través de la criba hasta el fondo del depósito se bombea al espesador mediante una bomba de arena. El agua de rebose se recicla y el sedimento se mezcla con el concentrado. La superficie de cribado alcanza los 4 m², con una capacidad de procesamiento de 80-100 toneladas/hora y un tamaño de partícula de alimentación de 130-15 mm.

Figura 2-14: Diagrama esquemático de la criba hidráulica móvil LTD1625

1—Tubo de suministro de agua; 2—Interruptor de inversión de efecto Hall; 3—Cilindro hidráulico de pistón; 4—Motor hidráulico de rueda de descarga;

5—Rueda elevadora; 6—Canal de descarga de roca estéril; 7—Canal de descarga de mineral; 8—Criba móvil; 9—Rueda de descarga; 10—Canal de rebose; 11—Chasis; 12—Bastidor

2.3.3 Proceso de fijación

El beneficio por jig suele utilizar agua como medio, y el aire solo se emplea como medio en condiciones especiales; a esto se le denomina jigging neumático. El tiempo que tarda el agua en completar un ciclo a través de la criba se denomina ciclo de jigging. La distancia máxima que recorre el agua al subir y bajar en la cámara de jigging se denomina carrera del flujo de agua, y el número de ciclos que completa el flujo de agua por minuto se denomina carrera o frecuencia. Para evitar que el lecho se vuelva demasiado denso en las últimas etapas del flujo de agua y para ajustar la intensidad de succión, es necesario añadir agua por debajo de la criba; esto se denomina agua de fondo de criba. Los principales factores que afectan a la eficiencia de separación por jig son las propiedades del mineral, el caudal de alimentación, la carrera, la frecuencia de carrera y el volumen de agua de fondo de criba. Solo se puede alcanzar la máxima eficiencia de separación optimizando estos parámetros del proceso mediante experimentos basados en las propiedades del mineral. Por lo general, al procesar mineral de grano grueso, se requiere un lecho grueso, una carrera grande y una frecuencia de carrera baja, con un rendimiento de aproximadamente 8-10 toneladas por unidad de superficie (m²·hora) y un consumo de agua (agua de alimentación y agua de material subdimensionado) de 6-8 m³/(tonelada·hora). Al procesar mineral de grano fino, los parámetros del proceso se invierten: deben utilizarse un lecho delgado, una carrera corta y una frecuencia de carrera elevada, reduciendo el rendimiento a 3-4 toneladas por unidad de superficie (m²·hora) y el consumo de agua a 4-6 m³/(tonelada·hora).