Separador magnético de alta intensidad en húmedo de laboratorio (WHIMS)

La separación magnética de alta intensidad en húmedo es la única técnica de laboratorio que reproduce, a escala de gramos, lo que hace un circuito HGMS industrial con un mineral débilmente magnético. El campo en sí —de 1 a 2,2 tesla en el entrehierro— no es lo que hace el trabajo. El trabajo lo hace la matriz: lana de acero, barras, placas ranuradas o esferas que concentran el campo en sus bordes hasta que el gradiente local supera 100 T/m. Una partícula de hematita en un campo uniforme de 1,5 T no siente casi nada; la misma partícula en el borde de una fibra de lana de acero queda capturada con firmeza.

El balance de fuerzas que lo decide todo

Una partícula se captura cuando la fuerza magnética sobre ella supera el arrastre de la pulpa en movimiento y las fuerzas competidoras de gravedad e inercia. La fuerza magnética escala con el volumen de la partícula, con la intensidad del campo y con el gradiente: por eso la variable de diseño es la matriz y no la bobina. El arrastre escala con el diámetro de la partícula y con la velocidad. Si se sube el caudal se pierden primero las partículas más finas y más débiles, y por eso un ensayo de laboratorio debe correrse a más de una velocidad antes de que la curva de recuperación signifique algo.

La consecuencia práctica es que la intensidad del campo no compensa una matriz que no le da a la partícula dónde adherirse. Para las fracciones muy finas, la respuesta suele ser una matriz más fina y una velocidad menor, no más tesla.

Por qué el ensayo es cíclico y no continuo

Una unidad de laboratorio funciona por lotes: se alimenta la pulpa con el campo encendido, se enjuaga con el campo todavía encendido para arrastrar la ganga arrastrada mecánicamente, y se descarga con el campo apagado. Ese ciclo —alimentar, enjuagar, descargar— es lo que permite separar la captura verdadera de la retención mecánica, y es la razón de que el ensayo tarde unos 30 minutos incluyendo la preparación de la pulpa.

Un ensayo continuo en laboratorio no daría el mismo número: el tiempo de residencia sería demasiado corto para que las partículas débiles encuentren un punto de anclaje y no habría forma de medir cuánta ganga se va con el enjuague. La producción sí es continua, con matrices de tipo carrusel o pulsante, pero el dato que la dimensiona sale del ensayo por lotes.

Qué debe entregar un programa de ensayos

• La curva de recuperación frente a la velocidad superficial, en al menos tres puntos, con la granulometría de cada producto.
• La ley del concentrado y la recuperación en masa, no solo la recuperación metálica: un concentrado con mucha ganga retenida explica un balance que parece bueno y una fundición que no cierra.
• El efecto del tamaño de matriz, al menos dos opciones, porque es la variable que se cambiará en la planta.
• El consumo de agua de enjuague por kilogramo tratado, que en plantas en zonas secas suele ser el límite real.
• La respuesta de la ganga: cuánto se retiene mecánicamente a la mayor intensidad, que es el techo de ley alcanzable.

La preparación de la muestra importa más que la máquina

Un ensayo con una muestra mal homogeneizada, oxidada en superficie o molida con hierro de los medios produce un resultado que no se repite. La muestra debe ser representativa, secada a baja temperatura y molida en un molino sin contaminación de hierro; si el circuito real tiene molienda con bolas de acero, conviene saberlo y anotarlo, porque el hierro de desgaste aparece como magnético y falsea la recuperación.

Antes de comprar una unidad vale la pena confirmar que existe una fracción magnética: un tubo de Davis o un imán de mano sobre la muestra lo dicen en minutos. El WHIMS de laboratorio es el que predice el comportamiento en planta, porque es el único que reproduce las condiciones de matriz y gradiente que la planta va a usar.