FMF - Foro de Mineralogía Formativa

[Javier Rodriguez]

Colección: Ciencias de la Tierra. Vol. 1. Nº 10


TÉCNICAS DE SEPARACIÓN DE MENAS A LO LARGO DE LA HISTORIA.(LAVADEROS, CRIBAS CARTAGENERAS, RUMBOS Y FLOTACIÓN DIFERENCIAL). Javier Rodriguez

En este hilo veremos pocos minerales; pero el que alguna vez haya visitado unas antiguas instalaciones de tratamiento de mineral y haya visto los restos de edificios, lavaderos y maquinaria diversa, seguro que ha cerrado los ojos intentando imaginar cómo funcionaban las cosas en aquellos tiempos.

Pretendo aquí resumir de una forma sencilla los sistemas más utilizados a lo largo de la historia para separar los minerales valiosos o menas de los que les acompañaban y no tenían valor (gangas) en la España de los distritos mineros del 1800. Como no soy ingeniero ni experto en la materia lo explicaré como me gustaría que me lo explicaran a mí, a un simple aficionado. Cada mineral podía tener un sistema diferente pero para hacerlo más sencillo me referiré en general a las menas de tipo sulfuro, tan abundantes en todo nuestro territorio y en especial a la galena.

Después de leerlo estoy convencido de que la próxima vez que visitemos las ruinas de unas instalaciones mineras de lavado podremos sacarle mayor provecho a la visita.


1. PRIMER LAVADO Y SELECCIÓN CERCA DE LA MINA.


En muchas de nuestras minas se hacía un primer tratamiento del mineral in situ, ya fuera mediante una primera selección manual separando las piezas ricas de las pobres o mediante un primer lavado en lavaderos o trómeles para separar tierras y arcillas que venían con el mineral.

1.1 TRÓMEL, El cilindro o trómel lavador era un equipo destinado a la limpieza del material todo uno con granulometrías gruesas, incluía en su interior unos elementos que provocaban el volteo y el avance del material desde la alimentación a la boca de salida. La fricción existente dentro del tambor, con el agua circulante, provocaba un efecto de lavado que eliminaba la suciedad superficial del material, los terrones y las fracciones arcillosas blandas. La intensidad de lavado está ligada al tiempo de permanencia del material y variaba con el diseño de las bocas, longitud del cilindro, etc. Es un método todavía utilizado actualmente.

De cualquier manera ya en bruto o tras pasar este primer tratamiento, el mineral era llevado mediante mulos, vagonetas tiradas por caballería o mediante tranvías o sistemas aéreos como en el Valle de Aran para las minas de Liat (11) o las líneas de baldes en el País Vasco, como la de La Orconera de 14 Km , el de La Chirta en Pobeña (1),(5); hasta el lugar del tratamiento del mineral.


2. LAVADO Y SELECCIÓN EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO.


Si no se había hecho en la mina, el mineral era lavado tal como he descrito en el punto uno y pasaba a una mesa de separación, todo esto variaba según una planta u otra, en algunas era una cinta transportadora y en otras era un gran plato circular de unos 4 metros de diámetro todo siempre bien iluminado y alrededor del cual se disponían habitualmente mujeres que tenían la labor de ir retirando los estériles a un cesto. Esta muy bien descrito en (2).


3. TRITURACIÓN.


A continuación y siendo este un paso variable según el centro estudiado se producía una trituración del mineral en mayor o menor grado preparándolo para el siguiente paso. Para ello había muchísimos sistemas desde manuales con mazas y cuñas, a mecánicas del tipo mordazas o quebrantadoras americanas, o para conseguir convertirlo en polvo los molinos de ruedas de conos o más tardíos los molinos de bolas.

3.1. MOLINOS DE RUEDAS DE CONOS, Eran maquinarias que trituraban el mineral a base de chafarlo por el peso de tres rodillos en forma de cono, de manera que el mineral caía por el centro y salía molido por el exterior del plato redondo que servía de base. En el bocard de Cledes de la Mina Margalida en Vall d’Aran todavía se pueden ver las bases de dos molinos de conos. (11)

3.2. MOLINOS DE BOLAS. Son molinos que hoy en día todavía están en uso en muchas instalaciones. Se trata de un gran cilindro cuyo interior esta forrado por molduras de acero al manganeso, dichas molduras van atornilladas a la pared del cilindro de manera que se puedan cambiar si se llegan a desgastar en exceso. El cilindro tiene una boca de alimentación por un extremo y una boca de salida del mineral ya molido por el otro. Hay una ventana en un lado para acceder al cilindro con el fin de acceder al interior para labores de mantenimiento. Para conseguir mayor eficacia debe llenarse con bolas en un 30 a 50% de su volumen. Las bolas son de acero al cromo o al manganeso pero podían ser de muchos materiales. Al girar, las bolas se retienen en las ondulaciones de las molduras de modo que al llegar a cierta altura, caen golpeando el mineral por impacto.

3.3 TRITURADOR DEL TIPO MORDAZA O MANDÍBULA. Hoy en día están en uso. Se trataba de una maquina que trituraba el mineral al quedar atrapado entre dos mandíbulas metálicas, una era fija y la otra se movía cerrando el espacio entre las dos en un movimiento con uno de los extremos fijo. En Pontaut (Vall d’Aran)(11) o Rodalquilar (7) (Almería) se usaban.

3.4 TRITURADOR DE CONO SYMONS. Se trata de un cilindro en cuyo interior va girando un cono con el vértice arriba, de modo que el cono va chocando en su movimiento de giro excéntrico con las paredes adaptadas con la forma invertida del cilindro, El mineral queda atrapado entre las dos paredes y de vez en cuando en cono se eleva para dejar caer el mineral molido por debajo. Grupo Cobo en Linares (10).


4. PROCESOS DE SELECCIÓN DE LA GRANULOMETRIA


La separación del mineral más fino del más grueso se podía hacer en un primer paso antes del molido y volverlo hacer después del molido para volver a moler las piezas que todavia habian quedado gruesas hasta obtener la granulometría deseada.

Por otro lado con el tiempo se vio que el control de la granulometría del material antes de los procesos de separación era muy importante y que los sistemas rendían mejor cuando el material era lo más homogéneo posible, así que se idearon numerosos artilugios para seleccionar el mineral por grueso de grano.

4.1 CEDAZOS o CRIBAS, era el método más elemental obteniéndose una granulometría en función del tamaño de los agujeros de la criba. Para hacer las sacudidas se les asociaban sistemas de giro excéntricos movidos manualmente o con motores, un ejemplo era la criba Denver pero había muchas otras.

4.2. EL SEPARADOR SPITZKASTEN. Este artilugio fue desarrollado por Rittinger a principios de siglo XIX. Se trataba de un conjunto de recipientes cónicos conectados en serie de menor a mayor tamaño y profundidad por el que se hacía pasar una corriente de agua. Cuando se vertía el mineral en el primero (el más grande) la fuerza del agua distribuía las partículas en los distintos recipientes de modo que en el primero quedaban las más grandes y en el último las más pequeñas.(13)

Como no tengo fotos de los artilugios os pondré unos bocetos. En internet podéis encontrar múltiples fotos pero tienen su copyright. Si algún forero tiene fotos de los aparatos que voy describiendo le ruego las ponga en este hilo. Si por otro lado este no es el apartado que le toca a este hilo, ruego a los administradores lo muevan donde toque. Gracias.

[supertxango]

Hola Javier!

Agradecerte el trabajo que has hecho con este hilo, que a parte de ilustrativo me parece de lo más interesante. He estado buscando porqué pensaba que tenía fotos del molino de bolas de la planta de tratamiento de la Mina de Aguablanca, pero no he encontrado. Os dejo un enlace donde se explica brevemente dicha planta de tratamiento.

https://geologiaextremadura.blogspot.com.es/2011/07/la-mina-aguablanca-en-educarex.html
(enlace normalizado por FMF)

Os adjunto una foto de unas bolas de dicho molino para que el que no las haya visto se haga una idea de como son.

Lo dicho, gracias y espero que la gente se anime a publicar alguna cosa más.

Saludos.

[Frederic Varela]

Buen trabajo Javier, interesante este post. Seguro que se podrá ir completando con más aportaciones.
Saludos.

[Javier Rodriguez]

Gracias supertxango, a ver si alguien nos pudiera poner una foto del molino de bolas que creo queda en el lavadero Roberto de Portman. Gracias Frederic, llevo tiempo preparándolo y al final creo que os gustará aunque no salgan minerales. Seguimos pues.


5. PROCESOS DE SEPARACIÓN GRAVIMÉTRICOS.


En este proceso se utilizaba la diferencia de densidad entre las menas y la ganga. Hablaremos de los más utilizados; la criba Cartagenera o Palanquín y el Rumbo; había otros muchos sistemas como mesas gravimétricas, canales como el caso del oro, etc…

5.1. La CRIBA CARTAGENERA, era un cajón con una criba de fondo que colgaba de una palanca y que era sumergido repetitivamente en una pila de agua o “tinanco”. Este cajón se sacudía pues verticalmente produciendo al sumergirse corrientes de agua ascendentes que empujaban arriba los materiales ligeros quedando el mineral pesado en el fondo, lógicamente el mineral conseguido era algo grueso ya que el pequeño se perdía por la criba junto con la ganga pero era un primer paso.

5.2. LOS RUMBOS. Así pues el material sobrante que todavía tenía mineral pasaba a los rumbos. En el lavadero de la Mina Remunerada en la Sierra Minera de la Unión se pueden ver hoy en día numerosos rumbos. (3) (4) (6).
El Rumbo, era un espacio circular en el suelo hecho de mampostería y su fondo era como un embudo invertido. Tenía en el centro un eje con unas palas giratorias de las que pendían unas lonas o unos cepillos que iban barriendo en suelo. El mineral se cargaba por el centro y se hacía pasar agua por todo el sistema. Los rumbos eran en realidad los Round Buddle utilizados en las minas de estaño inglesas y se llamaba técnica de Cornish.
El mineral más pesado quedaba en el centro mientras que la ganga se iba quedando en la periferia y se iba retirando de aquí por una salida lateral en el rumbo.
No debe confundirse un rumbo con un tanque como los que se usaban en la planta Denver de Rodalquilar (7) para mezclar el mineral con cianuro o para espesar la pulpa. El rumbo es más pequeño y el suelo tiene una inclinación de embudo invertido al revés que los tanques.

5.3. MESAS CONCENTRADORAS GRAVIMÉTRICAS ; mesa Wilfley y Deister. Son sistemas que se usan todavía en la actualidad, principalmente en la minería del estaño, wolframio y oro.
De acuerdo a su modelo y tamaño, las mesas se utilizan para concentrar minerales finos y ultra finos, también para enriquecer pre concentrados gravimétricos obtenidos por otros equipos y para producir concentrados de alta ley (que en algunos casos como el oro se podían fundir directamente).
Eran equipos que separaban con facilidad minerales pesados de minerales ligeros. Esto permitía quitar hasta un 85% del material original en el que no se encontraban ya minerales pesados. Esta mesa aprovechaba la densidad de los minerales para separarlos mediante un flujo de agua con un comportamiento laminar sobre una superficie inclinada. Presentaban un movimiento cíclico: un movimiento horizontal más lento paralelo al flujo de agua y un movimiento brusco contrario al flujo del agua, lo que provocaba que los minerales más pesados se separaran del resto formando bandas en abanico según su peso específico y granulometría. Permitía incluso separar varias menas de modo que podíamos encontrar galena en la primera banda, pirita en la segunda y gangas en la última.
La muestra se vertía en la mesa por medio de un alimentador de vibración variable que la dosificaba. Esta, al caer en el flujo de agua laminar, separa los minerales más ligeros, los que describían una trayectoria perpendicular al eje mayor de la mesa. Los minerales con densidades intermedias, al golpear la mesa, flotan siguiendo una trayectoria oblicua y muy cercana a los rizos longitudinales de la mesa. Los minerales pesados no flotan y solo se arrastran con el movimiento de la mesa en dirección del flujo de agua, siguiendo una trayectoria casi paralela al eje mayor de la mesa. Al final se obtenía un concentrado de minerales pesados con el cual se podía seguir trabajando hasta obtener un concentrado más rico.
Las mesas vibradoras permitían una amplia variación en sus parámetros operativos y, de esta forma, se podían adaptar al material de alimentación correspondiente. Debido a que el proceso de concentración se llevaba a cabo a la vista sobre el tablero de la mesa, cualquier cambio en los parámetros (inclinación longitudinal y transversal, cantidad de agua, etc.) resultaba en cambios en el comportamiento del material, que podían ser visualizados inmediatamente. Se podían tomar muestras directamente durante la operación, utilizando bateas para oro, por ejemplo. Por lo tanto, la optimización de esta operación se llevaba a cabo de una manera simple.

Hay un documento muy interesante en la Revista Hastial sobre los Lavaderos de Linares, por Álvaro Gómez que documenta muy bien todo lo que he descrito. (10)


6. EJEMPLOS DE DISEÑOS DE LAVADEROS.


Ahora ya podremos entender muchas cosas cuando se hable en algún documento sobre las instalaciones de una planta de tratamiento o un lavadero. Pongamos algunos ejemplos:

- El lavadero de LOS ARAYANES en Linares,(10),(11) se instaló en 1891 y disponía de: 16 tromeles, 2 quebrantadoras, 4 molinos, 36 cribas mecánicas, 4 mesas de tratamientos de finos y 4 conos o tanques deslodadores.

- Los lavaderos de la Compañía la Cruz en Linares tenían: mesas de selección manual, trituradoras, cribas cartageneras y rumbos.

-El lavadero de la Mina Victoria en Vall d’Aran o Bocard de Bossost tenía en 1922:8 lavaderos, 4 mesas giratorias, 2 molinos de bolas, 2 series de cajas Spitzkasten, 9 mesas vibratorias y por lo que he visto un tanque espesador.(11)

-En el canal Discovery Max de la t.v. dan una serie que se llama FIEBRE DEL ORO. Se trata de unos equipos de buscadores de oro del Yukón en Alaska y muestran todo el sistema de obtención y maquinaria utilizada. Como el oro es de placer y esta suelto lo que hacen es lavar la tierra con un Tromel que en este caso tiene un uso al revés puesto que desechan todo lo grueso y se quedan con el lavado que luego pasa a unos canales con alfombras de minero que atrapan las partículas de oro y finalmente lavan las alfombras y lo obtenido lo ponen en lo que parece una variante de la mesa Wilfley.

[Josele]

Geniales los dibujos, Javier, mejor que una foto.
Y a ver si algún día nos pones una acuarela...

[E. Llorens]

Interesante y sobre todo didáctica exposición del tema. Estupendas ilustraciones.

Gracias. Un saludo.

Enrique Llorens.

[Javier Rodriguez]

Gracias Josele pero de simples dibujos no paso. Acuarelas ya me gustaría. Un saludo.
Gracias Enrique cuando pueda sigo el hilo. Ahora viene la parte práctica en la que haremos unos pequeños experimentos y luego nos meteremos con el tema de flotación que es todo un mundo Acabaremos con un tema controvertido que es el de los lodos, pero todo a su tiempo. Un saludo.

[Javier Rodriguez]

Siguiendo con el tema vamos a hacer un par de experimentos muy sencillos para ver como trataban el mineral en aquella época. Después de ver el resultado se me antojan tanto la criba cartagenera como el rumbo métodos muy rudimentarios. Seguramente por eso se siguieron buscando técnicas mas eficientes hasta que dieron con la flotación.

[Javier Rodriguez]

El siguiente experimento se basa también en la separación gravimétrica. Tomaremos una mezcla de galena del experimento anterior y le añadiremos algún trozo de calcopirita a ver que pasa. Pondremos todo en un trozo de bandeja y la haremos vibrar mientras vamos tirando agua desde un extremo. Las mesas de decantación usaban el mismo principio pero la mía es muy rudimentaria.

[Lluís Clapés]

Genial Javier, didáctico, ilustrativo, muy bien explicado. Creo que serías un profesor estupendo.
Y ya puestos, podrías plantearte una nueva carrera de ingeniería (no hay dos sin tres). La parte de dibujo a mano alzada ya la tienes superada.

Acabo de pedir permiso a los autores, a ver si me dejan colgar un vídeo de la planta de concentración de las minas de Osor, donde se ve funcionando todas estas máquinas que nos explicas. A ver si hay suerte.

[canada]

Hola
Gracias Javier por el trabajo que te tomas para explicarnos a todos como funcionan estos sistemas para el tratamiento de los minerales.
Mira que he visto a menudo estos lavaderos y a veces me he preguntado como podían funcionar,ahora ya lo se.
Saludos Miguel

[Javier Rodriguez]

Hola Lluís, seria estupendo que pudieras colgar ese vídeo. A ver si tenemos suerte.
Hola Miguel , gracias por la foto. Son los lavaderos de la mina Aurora. Creo que eran minas de sulfuros. Los lavaderos tenían la función de un tromel, quitar arcillas y suciedad del mineral. Se hacia pasar agua que arrastraba todo y salia por la escotadura superior.Luego vaciar todo eso con el mineral mojado debía ser una labor muy dura. Os animo a todos a ir colgando fotos. A ver si alguien de Cartagena nos pone alguna. Un saludo.

[canada]

Hola
También estaba este que se asemeja mejor a lo que describes, la verdad es que ya no quedan nada más que ruinas allí.
Saludos
Miguel

[Frederic Varela]

El destrío manual es una de las formas más sencillas de separación del mineral. Esta forma de tratamiento se empleaba por ejemplo en las minas de Mont-ras (Baix Empordà, Girona), minas donde se explotó la galena y la baritina.
Las fotos que siguen están tomadas de los plafones explicativos que se encuentran cerca del pozo de la mina Pepito.

[Javier Rodriguez]

Gracias de nuevo,Miguel, supongo que no encontrarías barquillita. Parece que es muy difícil de encontrar.
Gracias Frederic, es un claro ejemplo de como eran los trabajos mineros en aquella época. La verdad es que hay muchas fotos en internet , a ver si los administradores podéis orientarnos a la hora de colgar una foto de internet, si hay bastante con citar la fuente ya sea autor o página web o hay que pedir permiso al autor. La foto de un libro entiendo que esta protegida pero de una página web pública de alguna administración por ejemplo?.O cuando colgamos una captura de un mapa de Google earth o del Iberpix? Un saludo.

[Lluís Clapés]

Finalmente no es posible hacer público el vídeo que muestra el funcionamiento de la planta de concentración de las minas de Osor. Es voluntad de los autores guardarlo para cuando se pueda inaugurar el museo de Anglés dedicado a la industrialización y la minería de la zona.
Para quien quiera verlo, se adjunta con el libro "Mines d'Osor. Imatges i Records" de FELIX BRUGUERA LIGERO, editado por los ayuntamientos de Osor i Anglés.

Sí que puedo adjuntar algunas imágenes de dicha planta de concentración que en su momento fue una instalación modélica e innovadora.

[Javier Rodriguez]

Muchas gracias Lluís, aunque todavía no hemos hablado de la flotación y los tanques espesadores, creo que ya todos podemos entender los elementos del esquema.

1. Reixeta = primera criba
3. desenllosadora = deslodadora, como un tromel de lavado o lavaderos para quitar arcillas.
5. Cintes de tria = cintas transportadoras de selección manual
7. Tremuja= tolva
9. Classificador= Spitzkasten, fijaos como las partículas grandes vuelven al molino de bolas
10,11,12,13 = zonas de mezcla de la pulpa con los reactivos de flotación.
14,15,16,17 son las pilas de flotación
21 se le aplica mesa concentradora gravimétrica a la esfalerita porque debía tener baja ley
23 a 27 tanques espesadores de los que ya hablaremos.

Un saludo.

[Javier Rodriguez]

7. LAVADEROS DE FLOTACIÓN DIFERENCIAL.

Podríamos pensar que metiendo el mineral en un horno a partir de cierta temperatura se funde la mena y puede separarse de este modo. Esto es así pero si el mineral viene lo más limpio posible hay un considerable ahorro de energía calorífica a aplicar, de aquí todos los procesos previos.

A principios del 1900 se da un gran paso en la separación de menas con la aparición del sistema de flotación y quedan obsoletos los rumbos y las cribas cartageneras. Veamos unos cuantos datos históricos.

La primera flotación de Europa fue desarrollada por el ingeniero cántabro don Leopoldo Bárcena y Díaz de la Guerra en la localidad cántabra de Torrelavega.
Nació en 1897 en Barcenaciones (Cantabria). En 1916 ingresa como ingeniero de minas en la Real Compañía Asturiana de Minas, empresa belga que explotaba los minerales de blenda y galena, en la mina de Reocín. Se casa y se instala en Torrelavega . Tras varios viajes a Estados Unidos y Canadá, proyecta en 1926 el primer lavadero de flotación de Europa. En 1929, el gobierno español le condecora con la medalla al mérito civil. En 1936 es nombrado director de la empresa, cargo que ejerce hasta su muerte, en octubre de 1949, ocurrida en Madrid de forma repentina. (15)

En 1929 se introduce el sistema de flotación en el lavadero o Bocard de Pontaut de las minas de Liat en Vall de Arán (12)

El primer lavadero de flotación diferencial de la Sierra Minera de la Unión fue montado en 1936 por el ingeniero Juan Rubio de la Torre para la sociedad minera Zapata Portmán. El lavadero más significativo de toda la Sierra fue el lavadero Roberto, el mayor de toda Europa en su época y del que más adelante hablaremos. (4)

En 1952 la bilbaína Emiter es la pionera en aplicar tecnología de flotación en la zona de Linares para tratar las escombreras de los Arrayanes estableciendo el lavadero en la zona conocida como Cañada de Lobero. (10).

7.1 PRINCIPIO DE FLOTACIÓN. (14)

La flotación es un método de separación de menas para su enriquecimiento incluso de baja ley y que se basa en la hidrofobación de la superficie de la mena por adsorción de sustancias surfactantes.
Pongamos la galena como ejemplo; después del molido obtenemos un polvo mezclado de mena y ganga. La galena puede recubrirse de sustancias hidrofobantes mientras que la ganga no, quedando hidrofílica o mojable.

Las sustancias hidrofobantes o colectores empezaron siendo aceites vegetales o minerales pero se formaban conglomerados que no subían. De los aceites se pasó a los fenoles, alcoholes, aceites de pino, resinas y finalmente se generalizó el uso de los Xantatos.
Se mezclaba pues el polvo de mineral con agua y con los colectores y mientras se iba removiendo se hacía pasar un flujo de burbujas de aire por la mezcla, de manera que las partículas , ya hidrofobadas, se pegaban a las burbujas y subían formando una espuma sobrenadante o “froth”. Esta espuma se iba retirando de la superficie y se extendía para secarse e ir pinchando las burbujas obteniéndose un fuerte porcentaje de mineral.

Posteriormente se decubrió que haciendo ajustes en el pH se podían hacer flotar unas u otras menas y finalmente en 1970 se consigue mayor eficacia con el uso de soluciones ya saturadas de microburbujas de aire.

[Cosme Perez]

[Javier Rodriguez]

Hola Cosme, tienes razón me he liado con las flechas. Veo que entiendes de esto así que me hará mucha ilusión que participes en el post en lo que puedas. Un saludo