Effect of hydrodynamic forces on mineral particles trajectories in gravimetric concentrator type JIG

Manuel Alejandro Ospina; Liliana María Usuga Manco

doi:10.33571/rpolitec.v14n27a7

Autores/as

Manuel Alejandro Ospina ITM https://orcid.org/0000-0003-4510-0753
Liliana María Usuga Manco ITM

DOI:

https://doi.org/10.33571/rpolitec.v14n27a7

Palabras clave:

Solid-liquid interaction, Gravimetric concentration, Numerical simulation, High density suspensions, Eulerian-Lagrangian model

Resumen

La interacción hidrodinámica es un proceso sensible para los equipos de concentración gravimétrica. Debido a la no linealidad y complejidad de la interacción dinámica de las partículas sólidas y el agua, se necesitan modelos matemáticos confiables para desarrollar tareas de diseño total de planta (DTP). Para este fin, en este artículo se presenta un estudio del movimiento de partículas sometidas a un flujo pulsante para un perfil sinusoidal de agua en un jig, el cual es un equipo de concentración gravimétrica de alto rendimiento y alta recuperación, ampliamente utilizado en el procesamiento de minerales. Se utiliza el modelo matemático Euleriano- Lagrangiano (ELM), donde el movimiento del fluido se calcula mediante solución de las ecuaciones de Navier-Stokes y continuidad por medio de un procedimiento numérico ampliamente usado, llamado método semi-implicito para resolver las ecuaciones asociadas a la presión (SIMPLE). El movimiento individual de las partículas se obtiene por medio de un balance de fuerzas aplicando la segunda ley de movimiento de Newton a través de la acción de las fuerzas impuestas por el fluido y la gravedad. Las fuerzas de interacción sólido- líquido se calculan mediante el modelo matemático, extendido a una suspensión de partículas que poseen distribución amplia de tamaño y densidad. Los cálculos y la comparación de las fuerzas de Basset, gradiente de presión y masa virtual con las otras fuerzas (arrastre y empuje) que actúan sobre la trayectoria de las partículas en flujo de agua oscilatorio se llevaron a cabo para régimen de flujo turbulento. Se encontró que las fuerzas de Basset, gradiente de presión y masa virtual tienen un efecto significativo sobre la trayectoria de las partículas que ingresan al jig, influenciando su posterior concentración. Además, se determinaron, las condiciones bajo las cuales estas fuerzas pueden despreciarse en el modelo hidrodinámico del jig. El estudio mostró diferencias significativas en la trayectoria de las partículas para diferentes distribuciones de tamaño y densidad.

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Biografía del autor/a

Manuel Alejandro Ospina, ITM

Docente Tiempo completo

Departamento de mecatrónica y electromecánica

Liliana María Usuga Manco, ITM

PhD en Ingeniería: Ciencia y Tecnología de Materiales

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