Concentración Magnética

Es un método de separación que aprovecha como criterio la susceptibilidad magnética de los minerales a separar. Con ello se puede:

• Concentrar minerales magnéticos al separarlos de ganga no magnética.
• Purificar minerales eliminando componentes magnéticos que pudiesen afectar su calidad.

Conceptos básicos

Susceptibilidad magnética: es el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético.

Tipos de materiales según su comportamiento magnético

De acuerdo al valor de la susceptibilidad magnética, los materiales se clasifican como:

• Diamagnéticos: Un campo magnético se debilita en su presencia, o bien, son repelidos a lo largo de las líneas de fuerza. Ejemplos: bismuto (Bi), cobre (Cu), oro (Au), plata (Ag). No se pueden separar mediante imanes convencionales.
• Paramagnéticos: El campo magnético se fortalece en su presencia y son atraídos por las líneas de fuerza. Ejemplos: aluminio (Al), estaño (Sn). Se pueden separar en separadores magnéticos de alta intensidad.
• Ferromagnéticos: Tienen muy alta susceptibilidad magnética y se pueden separar en dispositivos de baja intensidad. Ejemplos: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni).

Concentradores Magnéticos en Húmedo de Alta Intensidad (WHIMS)

Los separadores magnéticos de alta intensidad para proceso en húmedo, denominados WHIMS (Wet High Intensity Magnetic Separators), actualmente se construyen hasta capacidades de 120 ton/h, por lo que han ganado aceptación para diversas aplicaciones:

• Concentrar minerales de hierro (Hematita y Goethita).
• Eliminación de óxidos de hierro y ferrosilicatos en arcillas para la fabricación del vidrio, cerámica y esmaltes.
• Separación de ilmenita, wolframita, columbita.
• Eliminación de óxidos de hierro, ferrosilicatos y ferrotitanos de los concentrados de casiterita, circonio y rutilo, etc.

Separadores Magnéticos

El elemento principal de un separador magnético es un dispositivo capaz de generar un campo magnético. Este dispositivo puede ser del tipo electroimanes o bien imanes permanentes.

Electroimanes

Utilizan vueltas de alambre de cobre o de aluminio alrededor de un núcleo de hierro (bobina). Al paso de corriente eléctrica se genera un campo magnético; al cesar ésta, el campo desaparece. La intensidad se regula con la corriente eléctrica.

Imanes Permanentes

Son materiales que, en razón de la densidad de dipolos de sus electrones, generan un campo magnético permanente. La intensidad se regula con la distancia interpolar (entrehierro).

Tipos de Imanes Permanentes

• Ferritas: Materiales cerámicos ferromagnéticos compuestos por hierro, boro y bario, estroncio o molibdeno. Tienen una alta permeabilidad magnética, lo cual les permite almacenar campos magnéticos con más fuerza que el hierro. Su desarrollo comenzó en 1952.
• Alnico: Son imanes de una aleación de aluminio, níquel, cobalto y hierro. Fueron desarrollados en 1930.
• Samario-Cobalto (SmCo): Aleaciones de samario-cobalto desarrolladas en la década de 1960, como resultado de investigaciones de nuevos materiales magnéticos basados en aleaciones de Fe, Co, Ni y tierras raras.
• Neodimio-Hierro-Boro (NdFeB): Aleaciones también conocidas como imanes de tierras raras o “súper imanes”. Entraron en el mercado en 1980 y son los imanes permanentes más potentes disponibles comercialmente.

Clasificación de Separadores Magnéticos

Según el medio de procesamiento y la intensidad del campo:

• Separadores del tipo húmedo o por vía húmeda (generalmente de baja intensidad: 0 – 2,500 Gauss).
• Separadores del tipo seco o por vía seca (pueden ser de baja o alta intensidad: 2,500 – 17,500 Gauss o más).

Separadores de Tambor

• Consisten en un tambor rotatorio no magnético que contiene en su interior de tres a seis magnetos estacionarios de polaridad alternada.
• El campo magnético se puede originar a través de una bobina electromagnética o, más comúnmente hoy en día, a través de un conjunto de imanes permanentes (frecuentemente de tierras raras).
• Los magnetos levantan las partículas magnéticas y las fijan al tambor, transportándolas fuera del campo magnético principal, mientras que la ganga (material no magnético) sigue su curso hacia el compartimiento de colas.
• Los tambores de baja intensidad son fabricados con imanes permanentes (como ferritas) y son recomendados para la separación de minerales fuertemente magnéticos, como la magnetita.
• Los equipos de alto gradiente (con imanes de tierras raras) son recomendados para la separación magnética de minerales débilmente magnéticos. Se usan en la purificación de concentrados (casiterita, cobre) o para la concentración de minerales de baja susceptibilidad magnética como hematita e ilmenita.
• Están disponibles en el mercado en tamaños con diámetros de 24” a 48” y con anchos de hasta 120”.
• Para atender las diferentes aplicaciones, los separadores de tambor en húmedo se dividen en tres tipos principales según el diseño del estanque y la dirección del flujo de alimentación respecto a la rotación del tambor: concurrentes, contra-rotación y contracorriente.

Tambor tipo Concurrente

• La alimentación y la rotación del tambor van en la misma dirección en la zona de recuperación.
• El concentrado es llevado hacia adelante por el tambor y pasa a través de una abertura donde se comprime y desagua antes de dejar el separador.
• De gran eficiencia para operaciones donde se desea un concentrado magnético extremadamente limpio a partir de una alimentación relativamente gruesa.
• Utilizado en la concentración de menas magnéticas gruesas (menor que ¼”) y relativamente libres de ultrafinos (un 15 a 22 % máximo de tamaño inferior a 200 mallas).
• Ampliamente usados en los sistemas de recuperación de medio denso.

Tambor tipo Contra-Rotación

• La alimentación fluye en dirección opuesta a la rotación del tambor en la zona de recuperación.
• Utilizado en operaciones primarias (rougher), donde es más importante obtener menores pérdidas de material magnético en los relaves (colas) que un concentrado perfectamente limpio.
• Se aplica a materiales con granulometría inferior a 40 mallas (a veces hasta materiales inferiores a 10 mallas).

Tambor tipo Contracorriente

• La pulpa fluye en dirección contraria a la rotación del tambor. Las colas son forzadas a viajar en dirección opuesta a la rotación del tambor y se descargan en el interior del canal de colas.
• Se utiliza para operaciones de limpieza aplicadas a materiales de granulometría fina, menores a 65 mallas o más finos, buscando alta calidad del concentrado.

Concentradores Magnéticos en Seco de Alta Intensidad

Concentrador de Rodillos Inducidos (Tipo Dings)

• Se utiliza para la recuperación de óxidos moderadamente magnéticos o la concentración de minerales o materiales secos como arena de sílice, dolomita, casiterita, tantalita, cromita, rutilo, manganeso, titanio, wolframita y muchos otros minerales pesados.
• En este equipo, los rodillos son lisos y no llevan magnetos internos, sino que ocupan los entrehierros de un electroimán grande con 2 o más pares de polos.
• Los rodillos son atravesados por el flujo magnético del electroimán, convirtiéndose en sede del magnetismo inducido, lo que atrae a las partículas magnéticas.

Separador de Banda Transversal de Alta Intensidad

• Se usan en la recuperación selectiva de productos o ganga magnética de materiales como abrasivos, cerámica, productos químicos, arcilla, plásticos, etc., o en la concentración de minerales débilmente magnéticos tales como tungsteno (wolframita), cromita, manganeso, tantalita, titanio, etc.
• Está formado por una faja transportadora principal cuya parte superior pasa por los entrehierros de un electroimán (generalmente duplo).
• Fajas transversales están situadas sobre la faja principal y en los entrehierros. Las partículas magnéticas son atraídas hacia arriba por los polos magnéticos superiores, adheridas a las bandas transversales y extraídas del campo magnético y de la faja principal, mientras los minerales no magnéticos continúan sobre esta última.
• Presenta gradientes crecientes de campo que permiten recuperar productos con susceptibilidades magnéticas decrecientes de forma selectiva.
• Aplicaciones específicas incluyen:
  • Recuperación magnética de cromita.
  • Separación y concentración magnética de casiterita y tantalita.
  • Recuperación magnética de impurezas en la arena de sílice para la fabricación de vidrio.
  • Refinación magnética del concentrado de wolframita.