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Separación magnética de alto gradiente
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Separación magnética de alto gradiente
HGMS contínuo
Metso (originalmente Sala Maskinfabrik AB,
posteriormente Sala International AB), cuenta
con una larga tradición en el tema de separación
magnética. Ya a fines del siglo 19, “SALA” construyó
su primer separador electromagnético. La separación
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magnética de alto gradiente (HGMS), data de fines
de la década de 1970, cuando “SALA” adquirió MEA,
(Magnetics Engineering Associates), de Cambridge,
Massachussets en Estados Unidos y creó Sala
Magnetics Inc.
Al HGMS se le compara y relaciona a menudo con el WHIMS (Separador magnético de alta intensidad en húmedo). Sin embargo existen
varias diferencias que hacen que el HGMS de METSO se ubique en
una categoría separada.
en el proceso. Los parámetros de los minerales, como el “diámetro” D
de la partícula y la susceptibilidad aparente χ, son igual de importantes. Las fuerzas equilibrantes en el proceso HGMS son principalmente
la resistencia hidráulica y, en menor grado, la fuerza de gravedad.
•
El sistema magnético HGMS de Metso produce un campo magnético uniforme en el área de proceso. Para generar la gradiente de
campo magnético necesaria, se ha insertado una matriz de material
magnético con una estructura tal como metal expandido o lana de
acero. Por este medio se crea un campo magnético de alto gradiente
alrededor del fi lamento de la matriz. Los cantos agudos del material
de la matriz aumentan la magnitud de gradiente.
A diferencia del WHIMS, el HGMS de Metso es capaz de tratar y recuperar partículas de tamaños extremadamente pequeños debido a la posibilidad de poder escoger un grado de matriz adaptable con un gran área de colección y controlar la velocidad del lodo durante el proceso de separación.
• La secuencia de lavado se lleva a cabo fuera de la zona magné-
tica y esto hace que el HGMS de Metso sea menos sensible al contenido de material ferromagnético como la magnetita.
•
Debido a la dirección de magnetización, el HGMS de Metso está menos expuesto al bloqueo de la matriz debido a la formación de puentes a que se bloquee la matriz ya que se produce una función de puente.
• La capacidad aumenta aproximadamente con el cuadrado del diámetro del equipo mientras que la capacidad del WHIMS es normalmente proporcional al diámetro de su rotor.
Partícula en un campo
magnético uniforme
Partícula en un campo
alterado por filamentos
• El campo magnético perdido es considerablemente menor alre
dedor del HGMS de Metso comparado al WHIMS de rendimiento similar.
• El desgaste de la matriz del HGMS de METSO es considerable
mente bajo y su reposición es normalmente después de ocho a diéz años de operación y a veces aún durante más tiempo.
Aplicaciones
En cierto grado, muchos minerales son magnéticos y otros están
asociados con minerales que son ferromagnéticos o paramagnéticos.
La separación magnética de alto gradiente, por lo general, puede utilizarse en los procesos de separación en los cuales otros procesos han
tenido dificultades. Los minerales paramagnéticos al comienzo del siguiente listado se pueden recuperar con facilidad. Muchos minerales
de baja susceptibilidad están asociados con otros minerales o tienen
mayor contenido de Fe en sus cristales y por consecuencia, generalmente es posible separarlos.
A continuación se describen ejemplos de aplicaciones del HGMS:
• Recuperación de hematita
• Extracción de pirita magnética
Sección
de fibras
Una partícula magnética en un campo magnético
Sistema de imanes
El HGMS de Metso incluye un solenoide que rodea al recipiente de
proceso no magnético. Una armadura de hierro rodea la bobina,
superando con este diseño muchas de las limitaciones de trabajo des
sistema convencional de herradura debido al entrehierro de la misma.
La ventaja más importante del diseño es que la sección transversal de
la armadura puede ser aumentada para hacer frente a mayores intensidades de campo sin saturación magnética. Otra ventaja es que la
dirección de la magnetización se vuelve paralela con el flujo de pulpa,
y en tercer lugar, la reducción de dispersión magnética en la máquina
durante el funcionamiento.
• Recuperación y/o mejoramiento de finos de mineral de cromo
• Recuperación de fi nos de ilmenita
• Mejoramiento de wolastonita
MATRIZ
CAJA DE ALIMENTACIÓN
CAJA DE AGUA DE
ENJUAGUE
VACIO
• Recuperación de apatita
• Recuperación y separación del sulfuro
Principio de la separación
El éxito de cualquier proceso de separación magnética depende de
la propiedad del material a colectar y la estructura del separador que
realizará el proceso. Esto se puede expresar en la relación, por un
lado, entre las fuerzas competentes y por otro, la fuerza magnética. La
fuerza magnética en sí, puede expresarse como:
Fm
d •c•B•
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PRODUCTO
MAGNETICO
ANILLO
DE
MATRIZ
DE
ESTACION
CHORR
O DE
AGUA
CABEZAL
DEL
IMAN
DE
RANURAS
ALIMENTACIÓN
AGUA
DE
LAVADO
dB
dx
La relación anterior indica que el campo magnetizante
dB
B y la gradiente del campo magnetico dx son igualmente importantes
BOBINA DEL
ELECTROIMÁM
CAJAS DE DESCARGA PARA
NO MAGNETICOS
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Sistema de proceso del HGMS
Unidad HGMS de Metso
Equipo auxiliar
La unidad principal en el acero de retorno cabezales magnéticos
y un anillo de matriz con cartuchos de matriz. El (los) cabezal magnético va abierto por sus lados para permitir que el anillo de matriz se
pueda desplazar a través de éstos durante la operación. En la parte
superior de cada cabezal magnético se encuentran las cajas de alimentación y de agua de enjuague que se han montado para alimentar y enjuagar la matriz por medio de gravedad a través de las ranuras
en el acero de retorno. Debajo de los cabezales de los electroimanes
se ubican las cajas de descarga para recoger el producto no magnético.
El HGMS requiere de equipo auxiliar para operar en forma eficiente.
Normalmente se instala una matriz pasiva para asegurar que la
alimentación hacia el HGMS no contenga material sobremedida ni de
residuos ajenos al proceso.
El producto magnético es barrido desde la matriz por un chorro de
agua a presión y vacío en la estación de descarga. El anillo de matriz
está rodeado, por su parte superior e inferior, por placas de acero
siendo en la zona del electroimán de acero especial magnético y en
el resto del anillo en acero inoxidable.
El anillo de matriz está dividido en un número de compartimentos
y cada uno de ellos está aislado por sellos de borde de goma en
todos sus lados, en la parte superior y en la inferior. El anillo está
accionado en la periferia por una corona dentada y por dos o tres
piñones y reductores con sus respectivos motores.
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Se proporciona un sistema de vacío de vacío para auxiliar el chorro
ascendente del producto magnético.
Se incluye un armario eléctrico con un PLC para suministrar la corriente apropriada y monitorear el proceso.
Se proporciona una estación de enfriamiento para enfriar las bobinas del magneto y el contenedor de la fuente de poder.
Cuenta con un sistema de lubricación automático para todos los
rodamientos de los rodillos de apoyo y guía.
Generalmente, Metso no proporciona la instrumentación del
proceso de control ni de los medidores de densidad y de caudal
para monitorear y controlar la alimentación y el producto de lodos. La
alimentación debiera también controlarse en lo que se refiere al flujo
y dilución (% de sólidos por peso), y las oleadas en el flujo.
Matriz pasiva
Para lograr una operación sin interrupciones, la alimentación hacia
el separador debe controlarse en relación al tamaño máximo de
alimentación de partícula, preferiblemente a través de cribado para
asegurarse que la alimentación es adecuada al grado seleccionado
para la matriz. Cualquier tipo de residuos, tales como astillas.
La matriz pasiva está diseñada como una criba estática en el cual el
tamiz está hecho del mismo material que se usa en la matriz activa
del separador. La matriz pasiva no está pensada para la eliminación
contínua de material grueso pero sí para proveer un control final de
la pulpa previo a su ingreso al HGMS.
La caja de la matriz pasiva cuenta con dos compartimentos, uno se
encuentra en operación mientras que el otro se encuentra detenido
o en servicio. La limpieza de la matriz pasiva se realiza en reposo o en
operación de mantenimiento.
La matriz pasiva cuenta con sensores de nivel para accionar
la alarma y cambiar la alimentación al compartimento que se
encuentra en reposo cuando sea necesario.
Matriz pasiva
Sistema de vacío
El concentrado magnético es barrido por agua fuera de la matriz.
Para aumentar la caída de presión sobre la matriz en el momento del
barrido, se conecta la descarga a un sistema de vacío que consiste en
un depósito receptor y una bomba de vacío.
En las aplicaciones de cabezales magnéticos múltiples, se requiere
normalmente un depósito por cabezal utilizándose una sola bomba
de vacío.
El sistema de vacío contiene interruptores de alto y bajo nivel, además de alarmas.
Estación de enfriamiento
Las bobinas del electroimán y el suministro de energía con transformador y rectificadores, requieren un enfriamiento contínuo mientras
se encuentran en operación. La estación de enfriamiento que se
suministra junto con el sistema, está seleccionada en relación al
consumo de energía nominal.
La estación de enfriamiento tiene un circuito cerrado con agua
destilada que circula a través de las bobinas y del acondicionador de
aire en el armario eléctrico. El retorno de agua caliente pasa a través
de un intercambiador de calor, donde se enfría y bombea de vuelta a
través de las bobinas.
El sistema de enfriamiento consta con interruptores de temperatura
y de flujo para el monitoreo de la operación.
Placa de desgaste en el cabezal magnético
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Lubricación automática
Los rodamientos del rodillo de soporte y del rodillo guía se engrasan
por medio de un sistema de lubricación automática centralizada el
cual es controlado por el PLC.
Definición de parámetros de proceso
Pruebas en laboratorio
La viabilidad de aplicar el proceso HGMS de Metso a un proceso en
particular se deberá probar en laboratorio para definir los parametros
dimensiones debido a que las propiedades de los minerales varían
en forma considerable.
Sellos de borde de goma alrededor de los cartuchos de matriz que conforman el anillo
Unidad de distribución de potencia y control de
supervisión del equipo (PLC)
El HGMS de Metso requiere corriente continua (CC) para dar energía
a las bobinas del imán se incluye un transformador y rectificador de
CC. El rectificador controla también la corrimente de las bobinas de
los electroimanes. Normalmente, la fuente de potencia proporciona
energía al equipo auxilliar y se incluye un PLC integrado en el sistema
para la lógica de control.
Todos los componentes están instalados en compartimentos los cuales van instalados en un contenedor especial completamente cerrado
que está previamente cableado y probado junto con la unidad HGMS
en taller.
El cableado previo en taller y las pruebas aseguran una rápida instalación en campo y una operación segura.
El contenedor y los componentes están protegidos por un sistema de
sensores para sobrecarga, sobrecalentamiento, etc.
El armario eléctrico puede ser diseñado para adaptarse a la mayoria
de sistemas trifásicos de baja tensión. En el caso de aplicaciones de
alto voltaje, se recomienda que la tensión se disminuya entre 400 y
500 voltios para que la unidad de poder del HGMS lo acepte.
Muchas aplicaciones pueden escalarse directamente después de las
pruebas de laboratorio, sin embargo, generalmente se recomienda
realizar pruebas en planta piloto junto a los resultados obtenidos en
el laboratorio.
Definición de parámetros de proceso
La unidad de Planta Piloto HGMS tipo carrusel puede procesar 1 a
12 toneladas por hora a una intensidad de campo máxima de 1,5
T (15000 Gauss). Como parte de los servicios de procesamiento de
minerales de Metso, se puede incorporar el HGMX120 de Metso en
un esquema de fl ujo que incluya.
Es posible alquilar del laboratorio Metso, un HGMS120-10 Metso (de
un cabezal magnético, capacidad de 1 T), o un HGMS120-15-15 Metso (de dos cabezales magnéticos, capacidad 1,5 T), por un período
de tiempo para realizar las pruebas en campo.
Operación y
mantenimiento
A pesar de su apariencia compleja, la operación del HGMS Metso es
simple ya que cada función está controlada y/o monitoreada por el
sistema de control integrado. A continuación se describen ejemplos
de funciones, que se pueden ajustar en forma manual, monitoreadas automáticamente y/o controladas por el sistema de control
suministrado:
• Nivel de pulpa en las cajas de alimentación
• Nivel de pulpa en la matriz pasiva
• Nivel de pulpa en el tanque de vacío
• Velocidad del anillo de matriz
• Ajuste del campo magnético
• Flujo de agua cruda y del circuito cerrado de agua en el sistema
de enfriamiento
• Sistema de lubricación de rodamientos
• Temperatura en las bobinas del electroimán
Unidad de control y distribución eléctrica
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• Agua al sistema de vacío
Bajo pedido, se puede incluir opcionalmente muchas funciones que
no son estándar en el sistema de control del HGMS Metso. Una de
tales funciones que se incluye seria ser el control de la densidad de
alimentación y de caudal; otra podría ser el control automático del
flujo de agua de enjuague y la estado de la matriz.
El mantenimiento del HGMS Metso se limita normalmente al cambio
de sellos alrededor del anillo de la matriz. La vida útil de los sellos
varía considerablemente según la aplicación.
L
Dimensiones
W
Cant. máx Campo Potencia/ Peso Peso adicional Capacidad
L
W
H
cabezales magnético cabezal básico por cabezal nominal/cabezal
Model (mm)(mm)(mm)
magnéticos
(kGauss) (kW) (ton)
(ton)
(ton/h)
120 260022002800
2
10
75
4
4
6
120 260022002800
2
15
175
4
6
6
185 410037004100
2
7
65
9
13
36
185 410037004100
2
10
85
9
19
36
185 410037004100
2
15
200
9
33
36
250 630051004600
2
5
40
20
22
107
250 630051004600
2
7
75
20
32
107
250 630051004600
2
10
120
20
54
107
250 630051005600
2
15
260
20
95
107
350 700072004600
3
5
78
40
26
150
350 700072004600
3
7
136
40
37
150
350 700075004600
3
10
165
40
66
150
* Basado en la separación de hematita
Notas
1. Los modelos 120, 185 y 250 están disponibles con uno o dos cabezales, el modelo 350 está disponible con uno a tres cabezales.
Los cabezales en una misma unidad pueden trabajar en paralelo
o en serie y pueden construirse para intensidades magnéticas
iguales o diferentes.
2. Metso Minerals se reserva el derecho a modificar estas especificaciones.
3. El peso de la máquina es igual al peso básico + el peso adicional
de los cabezales magnéticos.
4. Para rangos de campo menores o intermedios, se empleará el
tamaño mayor más cercano.
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• Metso Minerals (Sweden) AB
Norrängsgatan 2, SE-733 38 Sala, Sweden, Phone: +46 224 570 00, Fax: +46 224 169 50
• Metso Minerals Industries, Inc.
2715 Pleasent Valley Road, York, PA 17402, USA, Phone: +1 717 843 8671
•Metso Minerals (South Africa) (Pty) Ltd.
Private Bag X2006, Isando, Johannesburg,1600, South Africa, Phone: +27 11 961 4000, Fax: +27 11 397 2050
• Metso Minerals (Australia) Ltd.
Level 2, 1110 Hay Street, West Perth, WA 6005, Australia, Phone: +61 8 9420 5555, Fax: +61 8 9320 2500
• Metso Minerals (India) Pvt Ltd
1th floor, DLF Building No. 10, Tower A, DLF Cyber City, Phase - III, Gurgaon - 122 002, India, Phone: +91 124 235 1541, Fax: +91 124 235 1601
• Metso Perú S.A.
Calle 5 Nro. 144, Urb. Industrial Vulcano, Ate, Lima 03, Peru, Phone: +51 1 313 4366, Fax: +51 1 349 0913
• Metso Minerals (Chile) S.A.
Av. Los Conquistadores 2758, Piso 3, Providencia, Santiago, Chile, Phone: +56 2 370 2000, Fax: +56 2 370 2039
• Metso Brasil Indústria e Comércio Ltda.
Av. Independência, 2500 Éden, 18087-101 Sorocaba-SP - Brazil, Phone: +55 15 2102 1300
www.metso.com
E-mail: [email protected]
Metso Corporation, Fabianinkatu 9 A, P.O. Box 1220, FI-00101 Helsinki, Finland, tel. +358 20 484 100, fax +358 20 484 101, www.metso.com
Subject to alteration without prior notice
Brochure No. 1630-08-11-ESBL/Sala-Spanish
© 2012 Metso Minerals
Printed in Sweden