SEPARACION SLIDO-LQUIDO

Esta fase del proceso de concentracin de

minerales, consiste en las operaciones

unitarias destinadas a eliminar el agua de los

productos intermedios o finales de una

planta concentradora.

Separacin Slido-Lquido

Sedimentacin Filtracin Centrifugacin

SEDIMENTACION

Es la separacin parcial

o la concentracin de

las partculas slidas

suspendidas en un

lquido, mediante

asentamiento por

gravedad.

OPERACIONES DE

SEDIMENTACION

Espesamiento CLARIFICACION

ESPESAMIENTO

Espesamiento es un

proceso de sedimentacin

continuo mediante el cual

se reduce el contenido de

agua de los productos de

la concentracin hasta

obtener una pulpa de alto

contenido de slidos (

underflow)

CLARIFICACION

El objetivo de la

clarificacin es eliminar

una cantidad

relativamente pequea

de partculas

suspendidas y obtener

un efluente claro.

Procesamiento de minerales

Plantas de tratamiento de aguas

Plantas de tratamiento de agua residual

Plantas de tratamiento de efluentes

Sistemas de dispersin

Son sistemas multifsicos, compuestos de dos o tres fases

Una fase contnua (medio dispersante)

Una o dos fases discontnuas (fases dispersas)

Clasificacin segn el tamao de partcula

Suspensiones, partculas mayores que 1 micron

Coloides, desde 1 micron a 10 angstrom

Las pulpas tienen caractersticas de suspensiones y coloides a la vez.

Estabilidad de las dispersiones

Cuando el sistema no es estable, se separan ambas fases por sedimentacin de la fase slida debido a la fuerza de gravedad.

Una suspensin es un sistema naturalmente inestable.

La velocidad de separacin de ambas fases est determinada por la propiedades fsicas de ambas fases y la concentracin de la fase slida

Estabilidad de las dispersiones

A medida que la partcula es ms

pequea, menor es el efecto de la fuerza

de gravedad.

A este nivel, son significativos factores

tales como las fuerzas de atraccin y

repulsin entre las partculas.

Si predominan las fuerzas de repulsin,

el sistema se mantiene estable

En caso contrario, las partculas

sedimentan solas o forman agregados.

TIPOS DE SEDIMENTACIN

En funcin de la concentracin

y de la tendencia a la

interaccin de las partculas,

se pueden producir cuatro

tipos de sedimentacin:

Sedimentacin discreta (tipo 1)

Discreta (Tipo 1):

Sedimentacin de partculas

en una suspensin con

concentracin de slidos baja.

Las partculas sedimentan

como entidades individuales,

sin haber interaccin con

partculas vecinas.

Sedimentacin floculenta (tipo 2)

Floculenta (Tipo 2):

Sedimentacin de partculas de

una solucin diluida, que

floculan durante el proceso. Al

aglomerarse, aumentan su

tamao y su masa, por lo tanto

tambin su velocidad de

sedimentacin.

Sedimentacin retardada (tipo 3)

Retardada (llamada tambin

en bloque o zonal) (Tipo 3):

Corresponde a una

suspensin de concentracin

intermedia, en la cual las

fuerzas interpartculas son

suficientes para entorpecer la

sedimentacin de las partculas

vecinas, hacindolas sedimentar

como una sola unidad.

Sedimentacin por compresin (tipo 4)

Por compresin (Tipo 4):

Cuando la concentracin de

partculas es tal que stas

forman una estructura, la

sedimentacin slo puede

darse por compresin, debido

al peso de las partculas que

se van aadiendo.

ESPESAMIENTO

Ocurre por

sedimentacin de las

partculas y se

considera como una

primera etapa de

desaguado.

Rgimen de

sedimentacin

particulado

Rgimen de

compresin

Rgimen de zona de

sedimentacin

Concentracin

De slidos

Baja concentracin

Alta concentracin

Partculas discretas Partculas floculentas

ESPESAMIENTO

Produce lodos de 45 75% de slidos y

lquidos turbios con

menos de 1% de

slidos.

La sedimentacin se

realiza en equipos

denominados

espesadores.

ESPESADOR

Son unidades intermitentes

o continuas y consisten en

tanques de relativamente

poca profundidad, desde

los cuales se separa el

lquido claro por su parte

superior y la suspensin

espesa queda en el fondo.

FUNCION DEL ESPESADOR

Es concentrar los

slidos en suspensin

mediante asentamiento

por gravedad para

lograr un balance de

materia en rgimen

estacionario con

extraccin continua de

slidos.

PRUEBAS DE SEDIMENTACIN EN LABORATORIO

Curva de Sedimentacin.

Se vierte la muestra de la pulpa en una probeta cilndrica graduada (de 1 m de altura) se agita bien

y se va midiendo el descenso de la interfase lquido clarificado y pulpa tomando los tiempos.

Concentracin clara

Slidos

comprimidos

Ho

H1

H3

H4

H2

Tiempo

FORMACIN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIN

FORMACIN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIN

H H

Tiempo Tiempo

CURVA DE SEDIMENTACIN

Profundidad

tiempo

Ho

H1

H2

H3

H4

t1 t3 t2

CURVA DE SEDIMENTACION

Profundidad

Tiempo

Zona de velocidad constante

Punto de compresin

Zona de transicin

Punto crtico Segunda zona de velocidad

Profundidad

tiempo

Zona de agua clarificada

Zona de subsidencia o

sedimentacin libre

Zona de sedimentacin

retardada

Zona de

compresin

CLARA

TIEMPO

DISCRETA

FLOCULENTA

RETARDADA

COMPRESIN

Alimentacin

Rebose

Zona de clarificacin

Zona de espesamiento

Descarga de pulpa densificada

Slidos

ESQUEMA DE UN ESPESADOR

Agua

Zona de agua clara

ZONAS DE ESPESADOR INDUSTRIAL

ZONA DE

AGUA CLARIFICADA

ZONA DE ALIMENTACIN

ZONA DE TRANSICIN

ZONA DE COMPRESIN

ESPESADOR CONVENCIONAL

ESPESADOR CONVENCIONAL

ESPESADOR CON ALIMENTACIN

PERIFRICA

ESPESADOR CON ALIMENTACIN CENTRAL

PARTES DEL ESPESADOR

A

B

C

D

underflow

overflow Caja de alimentacin

alimentacin

Cilindro de alimentacin.

Tanque.

Brazos de rastrillo.

Paletas.

Mecanismo de propulsin de los

rastrillos.

CILINDRO DE ALIMENTACIN

Sirve para orientar la

direccin del chorro de

pulpa de entrada,

disminuir su energa

cintica e introducir el

material a una

profundidad adecuada.

TANQUE

Puede ser de acero,

madera o de concreto.

Su funcin primordial del

tanque es proporcionar

el tiempo de retencin

para el espesamiento y

clarificacin de la pulpa

ingresante.

CANAL DE REBOSE

Recoge el rebose

clarificado y lo lleva a

su salida

correspondiente.

El efluente clarificado

se elimina por medio de

un canal perifrico,

localizado dentro o

fuera del tanque.

OVERFLOW

Es el agua decantada

que abandona el

estanque en forma de

rebalse u overflow, con

un contenido de slidos

muy dbil o casi nulo.

BRAZOS DE RASTRILLO

Conducen los slidos sedimentados hacia el cono de descarga.

Mantienen la fluidez en el material decantado en el fondo, para asegurar remocin hidralica.

Incrementa el contenido de slidos.

PALETAS

Normalmente en brazos distintos a los de rastrillos ubicados en ngulos de 90 respecto a aquellos que sirven para remover los slidos en el cono central de descarga y conducir hacia el orificio de salida

MECANISMO DE PROPULSIN DE LOS RASTRILLOS

Provee el torque que

mueve los brazos

contra la resistencia de

los slidos espesados

de gran dimetro.

TIPOS DE MECANISMOS BASICOS

SOPORTADO POR PUENTE

Son generalmente de un dimetro superior a los 30 metros.

Son capaces de transferir cargas a la periferia del tanque.

Son capaces de dar una concentracin de efluente inferior ms consistente.

COLUMNA CENTRAL

Suelen tener un dimetro de unos 20 m o algo ms.

El mecanismo est soportado por una columna central de acero o de hormign.

Los brazos de arrastre estn unidos a un sistema de impulso que gira alrededor de la columna central.

MECANISMO DE IMPULSO

Suelen ser de engranaje

recto de acero o hierro

montado sobre cojinetes,

piones u otro engranaje,

transportado a su vez por

cinta de engranaje de acero

endurecido.

Tambin pueden ser

sistemas hidralicos de

impulso.

MECANISMO DE ARRASTRE

Ayuda a desplazar los

slidos sedimentados hasta

el punto de descarga.

Ayuda en el espesamiento

de la pulpa al romper los

puentes de flculos,

permitiendo la salida del

fluido y la consolidacin de

flculos.

DISPOSITIVOS DE EXTRACCION

Los slidos concentrados se eliminan del espesador:

mediante una bomba centrfuga para precipitados o.

bien por una bomba de desplazamiento positivo.

CAPACIDAD DE UN ESPESADOR

Producir un lquido

claro sobrenadante,

mediante el

asentamiento de

slidos suspendidos.

Para espesar el lodo

mediante eliminacin

de lquido.

AREA DEL ESPESADOR

Para cualquier grado de alimentacin, el rea del equipo de sedimentacin controla el tiempo permitido para el asentamiento de partculas.

La profundidad controla el tiempo permitido para espesar el lodo.

ESPESADOR DE ALTA DENSIDAD

Se pueden disear para

producir efluentes inferiores

de una alta viscosidad

aparente, permitiendo la

eliminacin de precipitados

de desecho a una

concentracin que evita la

segregacin de partculas

finas y gruesas.

Utiliza un lecho ms

profundo para aumentar la

capacidad del espesador.

ESPESADORES DE ALTA VELOCIDAD

Se utiliza tambin

floculantes para

maximizar la carga lo

que aumenta su

capacidad.

Son generalmente

espesadores de

tamao medio o

pequeo tipo puente.

AREA

UNITARIA

DOSIS DE FLOCULANTE

ESPESADOR CONVENCIONAL

ESPESADOR DE ALTA

VELOCIDAD

COAGULANTES Y FLOCULANTES

Son ampliamente utilizados

para mejorar la velocidad de

sedimentacin para reducir el

dimetro del espesador.

Tambin mejora la claridad del

overflow y/o la densidad del

underflow.

Tanto la coagulacn como la

floculacin son tpicamente

considerados en el diseo de

clarificadores, mientras la

floculacin es slo una etapa

en el diseo de espesadores.

Floculacin

La floculacin es otra forma de producir

agregados de partculas

El agregado de partculas se produce como

consecuencia de la adicin de compuestos

orgnicos de cadena larga (polielectrolitos)

Estos compuestos se adsorben sobre la

superficie

Mecanismos

Si la cadena es corta, el reactivo

produce hidrofobizacin de las

superficies

Si la cadena es larga con mltiples

grupos polares, cada molcula se

adsorbe sobre varias partculas.