Separacja grawitacyjna to metoda rozdzielania zawiesiny na poszczególne składniki. Jest powszechnie stosowany w medycynie do oddzielania czerwonych krwinek od osocza oraz w przemyśle metalurgicznym do oddzielania cząstek różnych metali. Skuteczna separacja opiera się na różnych gęstościach i rozmiarach cząstek stałych i działa poprzez połączenie sił grawitacji z oporem ruchu. Stężenie końcowe to stosunek różnicy między gęstością cięższej cząstki i płynu, do różnicy między gęstością lżejszej cząstki i płynu:
Stężenie = Dh – Df / Dl – Df
Istnieje wiele sposobów na osiągnięcie separacji grawitacyjnej, z których najczęstsze to separacja statyczna, wirowanie i jigowanie. We wszystkich metodach dla zapewnienia skutecznej separacji ważny jest odpowiedni bilans wodny w zawiesinie, a płyn musi być wolny od szlamów, co zwiększa lepkość i utrudnia ruch cząstek. Aby uzyskać najskuteczniejszą separację grawitacyjną, rozmiary cząstek powinny być stosunkowo zbliżone, przy czym należy odfiltrowywać bardzo małe lub bardzo duże cząstki.
Metoda statyczna to najczystsza separacja grawitacyjna i polega wyłącznie na grawitacji, aby osiągnąć separację. Zawiesina jest wstrząśnięta, a następnie pozostawiona całkowicie w spokoju. Gdy mieszanina opadnie, większe, gęstsze cząsteczki najpierw spoczną i opadną na dno pojemnika. Następne największe i najgęstsze cząstki osadzają się na górze, tworząc wyraźną warstwę. Proces trwa, aż wszystkie cząstki zostaną osadzone w swoich odpowiednich warstwach, z mniejszymi, lżejszymi cząstkami na wierzchu. Wszystkie metody separacji grawitacyjnej działają w ten sposób, różnią się jednak zastosowanymi mechanizmami ułatwiającymi separację i przyspieszającymi proces.
Wirowanie jest metodą separacji najczęściej stosowaną w warunkach medycznych, ale czasami jest również stosowana w bardziej specjalistycznych operacjach metalurgicznych, w których zaangażowane są małe ilości i większe cząstki. W przypadku krwi próbka jest wstrzykiwana do szklanej probówki z gumową końcówką, a po skrzepnięciu umieszczana jest w wirówce z przeciwwagą. Wirówka może wirować z bardzo dużą prędkością, co wytwarza siły odśrodkowe, które popychają cząsteczki w dół przez płyn, aż gromadzą się w zwartą masę na dnie probówki. Niektóre probówki zawierają separator żelowy, który jest cięższy niż osocze, ale lżejszy niż komórki krwi i tworzy barierę zapobiegającą ich ponownemu wymieszaniu po odwirowaniu.
Jigging to starsza, ale wciąż skuteczna technika separacji grawitacyjnej, która pozwala osiągnąć separację do 150 mikrometrów. Najbardziej podstawowy mechanizm jigowania polega na umieszczeniu substancji, która ma być oddzielona, na wierzchu „postrzępionego” złoża, takiego jak łożyska kulkowe, w komorze wodnej. Warstwa postrzępiona spoczywa na perforowanym arkuszu na wierzchu innej komory, która wysyła naprzemienne ssanie i impulsy przez postrzępioną powierzchnię do góry. Impulsy wstrząsają obszarami, tworząc przestrzenie, przez które mogą wpaść cięższe cząstki, a ssanie powoduje, że gromadzą się one w dolnej komorze. Lżejsze cząsteczki są wypłukiwane z powierzchni przez stały przepływ wody nad daną substancją i gromadzone w osobnym pojemniku.