Quais são os 4 principais métodos de separação por gravidade na mineração de ouro?

Gold has been recovered by gravity for thousands of years, and despite the development of increasingly sophisticated processing technologies, gravity separation remains an important part of modern gold recovery.

The principle is remarkably simple: gold is much denser than most of the minerals that surround it. Native gold has a specific gravity of about 19.3, while common gangue minerals such as quartz have a specific gravity of roughly 2.65. This substantial density difference allows gold particles to be separated from lighter material using water, motion, and carefully controlled equipment.

Separação por gravidade can be particularly attractive because it generally requires fewer chemicals than processes based primarily on flotation or chemical extraction. It can also serve as an effective pre-concentration step, reducing the amount of material that requires downstream processing.

Four widely used gravity methods are especially important in gold processing:

1. Caixas de eclusa — simple, economical equipment particularly suited to placer and alluvial material.
2. Concentradores em espiral — compact devices that use flowing slurry and particle stratification to separate minerals.
3. Concentradores centrífugos — high-intensity gravity equipment designed to improve recovery of fine gold.
4. Separadores de jigueiras — pulsating devices that stratify particles according to density and size.

Each method has a different operating range, water requirement, capital cost, and efficiency level. Understanding these differences is essential when selecting a gravity circuit for a particular deposit.

 

 

Como funciona a recuperação de ouro com caixa de eclusa?

Caixas de eclusa, a simple yet effective technology, have been used for centuries to recover gold. Their low cost and simplicity make them attractive for small-scale operations.

Basic Principles of Sluice Boxes

As caixas de eclusa utilizam um canal suavemente inclinado, revestido de riffles para reter as partículas de ouro mais pesadas. A água transporta a mistura de minério através do canal, com as partículas de ouro a fixarem-se nos riffles enquanto os materiais mais leves são arrastados. Embora simples, as comportas são melhores para recuperar partículas de ouro maiores de minérios prontamente libertados.

Advantages and Limitations of Sluice Box Gold Recovery

Sluice boxes are inexpensive to build and operate, making them ideal for small-scale or artisanal miners. They’re particularly effective in recovering larger gold nuggets and flakes. However, their recovery efficiency decreases significantly with finer gold particles. The angle of the sluice, riffle design, and water flow rate all impact efficiency. Many modern sluices incorporate enhanced riffle designs and even classifiers to improve performance on finer material. Their effectiveness is largely dependent on the ore characteristics. Ores with high clay content or very fine gold will require additional processing steps after sluicing.

Case Study

O teor de ouro do minério original de Mina de ouro de Zijinshan é de apenas 0,8g/t. O concentrador adopta uma lixiviação em pilha-separação por gravidade - processo de lixiviação de carbono para recuperar o ouro contido no minério e obtém indicadores técnicos e económicos relativamente satisfatórios. A taxa de recuperação de ouro é superior a 80% e os benefícios económicos e sociais do concentrador são muito significativos. O processo de produção do concentrador é apresentado em Figura 1.

A carga circulante do circuito de classificação do Concentrador de ouro e cobre Les Mines Camchib no Canadá é tão alta quanto 500%~700%. A descarga do moinho de bolas é processada pela calha de constrição para separação grosseira. A taxa de recuperação de ouro do concentrado grosso é de 10%~20%, o rácio de enriquecimento de ouro é de 2, e os rejeitos da calha de constrição entram no classificador. O concentrado grosseiro é finamente concentrado pelo concentrador centrífugo de ouro Nelson em duas fases para obter um concentrado contendo 5%~10% de ouro e, em seguida, o agitador é finamente concentrado para um grau de cerca de 65% para fundição. O processo de separação por gravidade é mostrado em Figura 2.

Qual a eficácia da concentração em espiral para o ouro?

Concentradores em espiral oferecem um método de separação por gravidade mais avançado em comparação com as caixas de eclusa, melhorando as taxas de recuperação de ouro mais fino.

How Do Spiral Concentrators(Chutes) Work?

Os concentradores em espiral utilizam um canal helicoidal para separar materiais com base em diferenças de densidade. O minério é alimentado no topo da espiral e, à medida que desce, as partículas mais pesadas (como o ouro) migram para o lado interior da espiral, enquanto as partículas mais leves são transportadas para fora e descarregadas. Isto permite um maior rendimento e uma melhor recuperação de partículas de ouro mais pequenas do que as caixas de eclusa. 

Performance Factors and Limitations

Os concentradores em espiral manuseiam maiores volumes de minério do que as caixas de eclusa e são mais adequados para operações de média escala. A geometria da espiral, o caudal e as caraterísticas da alimentação afectam significativamente a sua eficiência. Elas são particularmente eficazes no processamento de materiais mais finos do que as caixas de eclusa podem suportar. No entanto, o seu desempenho continua a ser afetado pela presença de argilas ou outras partículas finas que podem interferir com a separação do ouro. Muitos modelos modernos incluem caraterísticas como jactos de água ajustáveis e diferentes configurações de espirais para otimizar o desempenho para caraterísticas específicas do minério. São frequentemente utilizados em combinação com outros métodos de separação por gravidade.

Case Study: Industrial Application at Boliden (Sweden)

O Fábrica de processamento de minério de Boliden na Suécia estabelece um circuito de separação por gravidade para recuperar o ouro grosso antes da segunda fase de trituração para evitar a trituração excessiva do ouro, o que aumenta a taxa de recuperação de ouro em 5%. A principal função da separação por gravidade é recuperar o ouro monómero antes da flotação. O processo de separação por gravidade consiste em concentradores de cone DSS e DS, dois concentradores de cone LGT Reichert de três cabeças, um concentrador em espiral e um agitador Sala Deister. O minério moído é separado por uma peneira para separar materiais maiores que 3 mm antes de ser alimentado ao concentrador de cone Reichert e depois devolvido para re-moagem para evitar que materiais muito grossos causem turbulência na polpa e interfiram no efeito de separação do concentrador de cone. O processo de separação por gravidade é mostrado em Figura 3.

 

O que é a concentração centrífuga e quando é utilizada?

Concentradores centrífugos represent one of the major advances in modern gravity concentration; they use high-speed rotation to separate gold, providing high efficiency and handling fine particles effectively.

How Centrifugal Concentrators Work?

Os concentradores centrífugos, como os concentradores Falcon, utilizam a força centrífuga para separar materiais com base na densidade. O minério é alimentado numa cuba de rotação rápida, sendo as partículas de ouro mais pesadas forçadas para fora contra a parede da cuba, enquanto os materiais mais leves são arrastados. Este método atinge uma elevada eficiência de separação, particularmente para partículas finas de ouro. 

The Fine-Gold Advantage

Os concentradores centrífugos oferecem taxas de rendimento e recuperação significativamente mais elevadas em comparação com as caixas de eclusa ou espirais, particularmente quando se trata de ouro de grão fino. They are often used as a secondary or tertiary concentration method after coarser separation techniques.

Particles below approximately 100 micrometers can be challenging for many gravity circuits, although actual performance depends on particle morphology, liberation, mineralogy, and equipment settings.

Centrifuges can therefore be particularly valuable when:

• A significant portion of the gold is fine and liberated
• The feed has already been classified or prepared appropriately
• Water availability is limited
• A higher-grade gravity concentrate is desired
• Gravity concentration is being used ahead of another recovery process

Cost-Benefit Considerations

Centrifugal concentrators generally involve greater equipment complexity and power requirements than a basic sluice box or spirals. Nevertheless, their ability to recover fine gold can make them economically attractive in the right application. The important question is not simply whether a centrifuge has a higher recovery rate than a sluice. Instead, operators should consider the value of the additional gold recovered relative to capital, power, maintenance, water, and downstream treatment costs. In many circuits, the strongest solution is not to choose between gravity technologies but to combine them. At the same time, to maximize centrifuge efficiency, operating parameters such as rotational speed and feed rate must be strictly controlled.

Application Case

 
Mais de 51% do minério de ouro processado pelo concentrador de Henan Jinyuan Gold Mining Co, Ltd. existe sob a forma de ouro natural com um tamanho de partícula superior a 0,06 mm. Para recuperar esta parte do ouro de forma económica, razoável e eficiente, o concentrador montou uma operação de re-seleção no circuito de moagem e utilizou dois concentradores KC-XD40 Nelson para recuperar o ouro grosso. O processo de produção é mostrado em Figura 4. When the ore product particle size is -0.075 mm, the content accounts for 55%, and the feed concentration (solid mass fraction) is 36%, the gold concentrate yield of the Nelson concentrator is 0.03%, the gold grade of the concentrate is 2800~3500g/t, and the gold recovery rate in the concentrate is 38%.

Como é que a jigagem separa o ouro do minério?

Pesca à linhaA técnica de separação em leito pulsante é outro método eficaz para a recuperação de partículas de ouro, especialmente quando se trata de uma vasta gama de tamanhos de partículas.

Core Principles of Jig Separation

O jigging utiliza um leito de água pulsante para separar materiais com base no tamanho e na densidade. O minério é introduzido num recipiente com um fundo perfurado e um fluxo ascendente pulsante de água levanta as partículas mais leves, enquanto as partículas mais pesadas (como o ouro) assentam. Este processo repete-se continuamente, concentrando o ouro na camada inferior. O jigging lida com uma gama mais alargada de tamanhos de partículas do que a concentração em espiral ou a esclusa.

Operational Advantages and Limitations

O jigging é particularmente eficaz quando se trata de uma distribuição de tamanho misto de partículas de ouro. It’s robust and can handle ore with a significant amount of clay material. Different jig designs exist, each optimized for particular particle sizes and ore characteristics. The pulsation frequency, water flow rate, and bed depth all influence the separation efficiency. The capital cost of jigs is comparable to spiral concentrators. They are frequently used as a primary concentration step, especially in operations that need to handle a wide range of particle sizes. The jig separator has several key limitations: its performance is highly dependent on particle size and liberation, which can reduce efficiency if conditions are not ideal. Fine gold recovery is often limited, making it less suitable for very fine particles. Additionally, the equipment requires precise control of water pulsation to function effectively, adding operational complexity. To optimize its performance, upstream classification or screening may be necessary to pre-sort feed material. These factors can affect overall recovery rates and operational efficiency.

Case Study: Pamour Porcupine Mine (Canada)

O Mina de ouro Pamour Porcupine no Canadá uses two-stage jigging for pre-separation, and the concentrate is floated and cyanided. The first stage uses a 1.5m×4.9m ball mill, and the ball mill discharge port is connected to a Pan American jig. The coarse concentrate is fed into a Denver double-chamber jig for jigging gold concentrate smelting. The first-stage jigging tailings are reground, and cobre and sulfur are separated by flotation. The selected jigging tailings and sulfur concentrate are reground and then decyanidized. The process is shown in Figura 5.

Gravity Separation in Gold Mining: Combining Core Methods for Optimal Recovery

Separação por gravidade remains one of the most fundamental tools in gold processing because it exploits a simple physical property: gold is exceptionally dense compared with most of the material surrounding it.

The four methods discussed here each approach the problem differently.

Sluice boxes provide a simple and economical solution for many placer applications. Spiral concentrators use controlled slurry flow and stratification to separate suitable fine and medium-sized material. Centrifugal concentrators increase the effective gravitational force and can substantially improve the recovery of fine liberated gold. Jigs use pulsating water to create stratified particle beds and can be particularly useful for coarser material.

In practice, modern gold plants frequently combine several separation technologies rather than relying on a single machine. A sluice, jig, spiral, or centrifuge may be selected according to the ore’s characteristics and positioned at a specific point in the processing circuit.