mineralurgia iii

PROCESAMIENTO DE MINERALES MINERALURGIA III. MSc. Ing. Nataniel Linares G

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CAPITLO VI

OPERACIONES DE SEPARACIN SLIDO-LQUIDO

6.1. OBJETIVO. Al concluir el estudio de este captulo, el estudiante quedar capacitado para manejar correctamente las operaciones de espesamiento, filtrado, secado de concentrados y deposicin de relaves a nivel de laboratorio y a escala industrial o en la Planta Concentradora.

6.2. INTRODUCCIN. En procesamiento de minerales, las operaciones de separacin slido-lquido se clasificar en tres tipos:

1. Operaciones que dependen de la sedimentacin libre y acelerada de partculas finas y

son:

La clasificacin (Clasificador) El espesamiento (Espesador). Depsitos de recuperacin de partculas finas (cochas). Deposicin de relaves. (relaveras o canchas de relaves).

2. Operaciones que dependen de la presin.

La filtracin (Filtro)

3. Operacin que depende de la temperatura.

El secado (secador)

Estas operaciones de separacin slido-lquido, tienen como objetivo la eliminacin de agua contenida en los productos finales (concentrados, relaves) o intermedios de una Planta Concentradora. Esquemas tpicos de estas operaciones se muestran en las figuras 6.1 y 6.2.

Alimento

Pulpa con 10 a

20 % de slidos

Espesador

SumideroBomba

Concentrado hmedo

Hu = 15 %

Filtro de

discos

Secador de

solera

Concentrado seco

6 % Hu

Agua clara

Agua con concentrado fino

Poza de recuperacin de

concentrado fino (cocha)

Fig. 6.1. Etapas de separacin slido-lquido de un concentrado en pulpa.


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Relave

Bomba

Hidrocicln

Espesador

Agua clara

recuperada

Bomba

Hidrocicln

Arenas

Rebose

o finosRelaveraAgua claraBomba

RepulpadorA relleno

hidrulico

Fig. 6.2. Etapas de separacin slido-lquido del relave.

6.3. ESPESAMIENTO. El espesamiento es una operacin metalrgica unitaria que ocurre por sedimentacin de las partculas y consiste en separar u obtener de una suspensin de partculas slidas (baja concentracin de slidos) dos productos, por efecto de la gravedad:

Un lquido claro o agua limpia sobrenadante que rebosa. Una pulpa o lodo denso, que contiene una concentracin de slidos ms alta que la

pulpa alimentada. Como podemos ver, el espesamiento se fundamenta en la sedimentacin libre de partculas pequeas en un volumen total de partculas, la cual predomina cuando el porcentaje de slidos es menor a 15%.

Para el efecto, consideremos una partcula esfrica de dimetro d y una densidad s que cae por

gravedad en un fluido viscoso de densidad l, bajo condiciones de asentamiento libre, es decir, que cae idealmente dentro de un fluido de extensin infinita. En tal circunstancia, sobre la partcula actan tres fuerzas:

Una fuerza gravitacional (F), debida a la gravedad hacia abajo. Una fuerza flotante hacia arriba (F), debida al fluido desplazado, y Una fuerza de arrastre D, que acta hacia arriba.


3

D

F

F

El balance de fuerzas puede escribirse del siguiente modo:

dt

dvmDgmmg (6.1)

Donde:

m = Masa de la partcula. m = Masa del fluido desplazado. v = Velocidad de la partcula. g = Aceleracin debida a la gravedad.

Expresando la masa en funcin del volumen y de la densidad tenemos:

dt

dvrDgrgr sls

333

3

4

3

4

3

4 (6.2)

Cuando la partcula alcanza la velocidad terminal, dv/dt = 0 y por lo tanto:

Dgd

ls

6

3

(6.3)

El fsico ingls, Stokes, atribuy que la fuerza de arrastre sobre una partcula esfrica se debe enteramente a la resistencia viscosa y dedujo la expresin:

vdD 3 (6.4) donde:

= Es la viscosidad del fluido.

v = Es la velocidad terminal.

Luego sustituyendo en la ecuacin (6.2) se obtiene:

lst gdvd

36

3

y

18

2

lst

gdv

(6.4)

que se conoce como la ley de Stokes. Esta ecuacin tambin se escribir en la forma:


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2kdvt (6.5)

que al tomar logaritmos a ambos miembros se obtiene:

dkvt log2loglog (6.6)

la cual representa una lnea recta, que describe el asentamiento bajo la ley de Stokes o bajo de condiciones de flujo laminar, donde la viscosidad del fluido es la que da la resistencia al flujo.

6.3.1. EQUIPO DE ESPESAMIENTO. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El espesamiento es una operacin metalrgica principal, cuyo objetivo es separar, mediante la sedimentacin, parte del agua de una suspensin, de modo que se obtenga dos productos: Una pulpa de mayor concentracin de slidos que el alimento el cual es generalmente de baja concentracin de slidos, denominado underflow o lodo y un flujo de agua clara que rebosa por la parte superior del equipo que raras veces contiene pequesimas cantidades de slidos.

El espesamiento se realiza en aparatos denominados Espesadores que tradicionalmente son recipientes de forma cilndrica con fondo en forma de cono de ngulo grande.

Alimento

Descarga o Lodo

Under flow

Rebose de

agua claraRastra o

Rastrillo

Fig.6.3. Esquema de un espesador. El dimetro de un espesador continuo vara de 2 a 200 m y la profundidad de 1 a 7m. Los tanques espesadores se construyen de acero, concreto o una combinacin de ambos, donde el acero resulta ms barato en los tamaos con dimetros menores de 25 m. Generalmente el fondo del tanque es plano, mientras que los brazos mecnicos se inclinan hacia la descarga central. En los espesadores de tamao ms grande son ms comunes las bases y lados de concreto, as como tambin el piso es vaciado en concreto, inclinado de acuerdo a la pendiente de los brazos del rastrillo. Recientemente han entrado en servicio los espesadores con fondo del propio terreno, por lo tanto, son ms baratos. En los espesadores de aproximadamente 180 m de dimetro, el mecanismo impulsor est soportado sobre una columna central estacionaria de concreto o acero y en la mayora de los casos, los brazos de las rastrillos estn sujetos a una jaula impulsora que rodea a la columna central y se conecta al mecanismo impulsor y los slidos espesados se descargan a travs de un canal anular que rodea a la columna central. En la figura 6.5 se muestra en forma ilustrada una seccin transversal de un espesador, indicando cada una de sus zonas de sedimentacin gravitacional.


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Fig. 6.4. Zonas de sedimentacin en un espesador

A continuacin se definen cada una de las zonas de sedimentacin del espesador continuo:

Zona A: Zona de clarificacin, donde se tiene agua clara o con mnima cantidad de slidos que fluye hacia arriba y rebosa por la canaleta perifrica del espesador.

Zona B: Zona de sedimentacin, a la cual ingresa la pulpa que se desea espesar a travs de un sistema que evita la turbulencia, originando una zona con contenido de slidos similar al de la alimentacin.

Zona C: Zona de transicin, en la que la pulpa se concentra en condicin intermedia entre la sedimentacin y la de compresin, es decir, entre la zona B y la zona D.

Zona D: Zona de compresin, denominada as porque los slidos eliminan parte del agua por compresin para luego ser descargados por la parte central inferior del espesador.

PARTES ELEMENTALES DE UN ESPESADOR. A continuacin se describen cada uno de los componentes ms importante de un espesador prototipo, y en los casos en que estos componentes requieren de intervencin del operador se explica en que consiste, en la Figura 6.5 que se presente se explican sus componentes:


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Fig. 6.5. Componentes de un Espesador Tipo Puente.

Anillo de alimentacin (Pozo de Alimentacin)

El objetivo de este sistema es el de disipar la energa de movimiento de la corriente de alimentacin, para causar que sta entre al estanque en una condicin relativamente tranquila y adems proveer los medios de introducir la pulpa a una profundidad apropiada en el espesador si se desea. Ver Figura 6.6.

Alimento

Descarga

de pulpa

Entrada de

floculante

Salida

de agua

Fig. 6.6. Anillo caja de Alimentacin


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Esta unidad fue diseada para permitir que la alimentacin ingrese al espesador con la turbulencia mnima y una distribucin uniforme, disipando la mayor parte de la energa cintica. La pulpa ingresa al espesador a travs de un tubo o canal suspendido del puente. Para evitar un exceso de velocidad, el canal abierto suele tener una pendiente no mayor a 2%. La pulpa debe entrar al canal con una velocidad que evite la acumulacin de arena en la entrada. La alta turbiedad causada por la desviacin de la alimentacin hacia el sobreflujo se puede reducir al aumentar la profundidad del pozo de alimentacin. Los pozos poco profundos se pueden utilizar cuando la claridad del sobreflujo no es importante, la velocidad del sobreflujo es baja o la densidad de los slidos es considerablemente mayor que la del agua. En conclusin: "La caja de alimentacin" es la encargada de evitar la turbulencia del flujo de carga que alimenta al espesador, impide que la pulpa sea retirada por el arrastre del flujo de rebose (overflow) con lo que se mejora el funcionamiento del espesador y ordena el ingreso de carga al espesador, aumentando su efectividad.

Tanque del Espesador.

Este elemento provee el tiempo de residencia para producir la sedimentacin de los slidos. El fondo inclinado le da movimiento a los slidos concentrndolos hacia el punto de descarga (en el centro). Consiste en un estanque cilndrico terminado en forma cnica, ste puede ser fabricado de madera, metal, Hormign armado, etc. Ver Figura 6.7.

Fig. 6.7. Estanque del Espesador

En consecuencia: El "estanque de sedimentacin" permite colectar y producir la sedimentacin de la pulpa en un espesador.

Brazos y Rastra del Espesador.

Estos brazos pueden cumplir 3 objetivos distintos:

Mover los slidos sedimentados hacia el punto de descarga. Mantener un grado de fluidez en el espesador para asegurar una remocin hidrulica. Incrementar la concentracin de slidos en el "underflow" formando canales para que el agua

sea separada de los slidos que estn sedimentando en la zona de compresin.

Fig. 6.8. Muestra algunos Componentes del Espesador.

Estanque


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Brazos y Rastras o rastrillos.

Este mecanismo de arrastre o de rastrillos ayuda a desplazar los slidos sedimentados hasta el punto de descarga. Estos mecanismos se disean para aplicaciones especficas y suelen tener dos brazos largos, con rastrillos y en forma opcional, dos brazos cortos para las unidades con el mecanismo apoyado en un puente o una columna central. Las unidades de traccin tienen generalmente un brazo largo y tres cortos. Existen 2 tipos de brazos de arrastre:

Brazo tradicional (Accin hacia adentro). Ver Figura 6.9. Se utiliza en las unidades apoyadas en un puente.

Brazo de doble pendiente. Se utilizan en espesadores de mayor dimetro que el tradicional. Ver Figura 6.10.

Fig. 6.9. Brazos tradicionales (accin hacia adentro).


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Fig. 6.10. Se muestran distintos tipos de brazos.

Rastras. Realizan una funcin similar a la de los brazos inclinados para que los slidos del "Underflow" puedan ser descargados.

Estas rastras tienen 3 objetivos distintos

Mover los slidos sedimentados hacia el punto de descarga. (en el centro) Mantener un grado de fluidez en el espesador para asegurar una remocin hidrulica. Incrementar la concentracin de slidos en la descarga formando canales para que el

agua sea separada de los slidos que estn sedimentando en la zona de compresin.

Rebose del lquido clarificado, (Overflow). El objetivo es colectar los lquidos clarificado desde un canal de rebase perifrico, para despus ser enviado por la bomba centrfuga hasta el estanque de recuperacin de agua industrial y/o canal de relave.

Fig. 6.11. Muestra descarga perifrica del Overflow.

Rebose (overflow)


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El mejor diseo prctico es para una velocidad uniforme del "overflow" alrededor de la periferia del estanque. En forma caracterstica, el efluente clarificado se elimina por medio de un canal perifrico, localizado dentro o fuera del tanque. El efluente entra al canal al sobrefluir un vertedero plano o con muescas en "V", o mediante orificios sumergidos en el fondo del canal. Las velocidades no uniformes de sobreflujo, causadas por el paso del viento sobre la superficie del lquido en los espesadores grandes se puede controlar mejor si se utilizan vertederos sumergidos con orificios o muescas en "V". Los canales radiales se emplean cuando se requiere de un flujo de lquido ascendente y uniforme. La capacidad hidrulica del canal debe ser suficiente para evitar la inundacin, que puede causar la desviacin de la alimentacin, con el consecuente deterioro en la claridad del sobreflujo. Ver fotografa 6.7. El canal del overflow (rebase) permite colectar el liquido clarificado fuera del espesador y mediante los equipos necesarios recuperar este elemento para ser reutilizado nuevamente en el proceso de la Planta (por ejemplo la concentradora).

Fig. 6.12. Muestra el canal de rebalse o la salida del Overflow.

Sistema Motriz de los Brazos y Rastras.

Este sistema provee la fuerza necesaria para mover los brazos inclinados y rastras contra la resistencia de los slidos espesados. Ver Figura 6.13.

Fig. 6.13.Mecanismo Impulsor de los Brazos y Rastras.

CANAL DE REBALSE


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Se debe disponer del Torque o par motor suficiente en el mecanismo impulsor de los rastrillos para permitir que dicho mecanismo se mueva a travs del precipitado y, cuando se requiera, arrastre los slidos a la salida del underflow.

Motor del Mecanismo de Impulsin de las Aspas.

El montaje de la unidad motriz es el componente clave de una unidad de sedimentacin, ya que este proporciona. (Vea Figura 6.14):

La fuerza necesaria para mover los rastrillos a travs de la pulpa espesada y para desplazar los slidos sedimentados hasta el punto de descarga.

La capacidad adecuada de reserva para soportar perturbaciones y sobrecargas temporales.

Un control confiable que protege al mecanismo de dao cuando se presenta una sobrecarga importante. En forma caracterstica, los mecanismos de impulso proporcionan la medicin de torque indicado en el mecanismo, que puede ser transmitida a un indicador a distancia. Si el par motor se vuelve excesivo puede activar automticamente los dispositivos de seguridad, como una alarma sonora, la elevacin de los rastrillos, o bien, detener el mecanismo. Esto no se da en todas las unidades de espesamiento.

Fig. 6.14. Prototipo de Mecanismo de impulsin y Elevacin.

Mecanismo de Elevacin de la Rastras.

El Mecanismo de Elevacin de la Rastras. Tiene como objetivo aliviar la carga sobre el motor de impulsin cuando ocurre una sobre carga por un deposito en exceso de slido en el fondo del espesador y por ende sobre los rastrillos. Esto normalmente se debe a dos causas, (Vea Figura 6.13):

Aumento de la carga de entrada al espesador.

Disminucin de la salida de pulpa del espesador, (salida de carga gruesa).

Provee los medios para levantar los brazos del rastrillo fuera del contacto con los slidos ms concentrados para reducir la demanda de la fuerza del impulsor.


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El suministro de fuerza para mover el volante puede ser de dos maneras:

Suministro de fuerza mediante un motor.

Suministro de fuerza manual por accin del operador. Cuando el mecanismo de control de carga del espesador detecta un mayor esfuerzo en la impulsin de los rastrillos, suena una alarma, el operador deber en este caso actuar:

a) Evacuar un mayor caudal de pulpa aumentando la velocidad del equipo de bombeo. b) Disminuyendo la recirculacin. c) Si ninguna de estas recomendaciones anteriores da resultado, levante los rastrillo

mientras normaliza la situacin. Si el sistema motorizado falla, hgalo en forma manual. d) En caso de no solucionar la evacuacin de carga del espesador, detenga el ingreso de

nueva carga, para evitar seguir agravando la situacin, avise a su supervisor.

El levantador de aspas, (brazos), operar mientras los brazos inclinados estn rotando. Los dispositivos de elevacin pueden ser manuales para espesadores de dimetro pequeo o motorizados para espesadores de gran dimetro. Los dispositivos manuales de elevacin constan de un volante y un tornillo sin fin para elevar o bajar el mecanismo de rastrillos en una distancia que por lo general vara entre 30 y 60 cm. (1 a 2 pies). Los mecanismos de elevacin motorizados estn diseados para permitir una elevacin vertical del mecanismo de rastrillos hasta de 90 cm. (3 pies).

El dispositivo de elevacin tipo plataforma eleva todo el mecanismo de rastrillos e impulsor hasta 2,5 m. (8 pies) y se utiliza para aplicaciones en las que se espera un valor excesivo del torque o cuando se desea almacenar los slidos en el espesador, es necesario aclarar que no todas las unidades de espesamiento cuentan con un mecanismo de levante, por lo que ser necesario informarse acerca de las unidades presentes en el rea de trabajo especfica. Se puede concluir que si este mecanismo* de impulsin falla o se detiene el espesador corre el peligro de embancarse por el proceso que ocurre en su interior, provocando serios problemas si el operador no acta a tiempo y hace lo correcto, la solucin optima es poner en marcha nuevamente el equipo, dejando la carga tomada por el mecanismo de impulsin en su nivel normal, esto ltimo se hace levantando o bajando las aspas.

Tablero de Control

El tablero de control es el medio que permite controlar elctricamente el funcionamiento del motor, su carga y alarmas correspondientes. Estos tableros estn provistos de botones de comandos Partir - Parar los cuales mediante lazos de control se transforman en ordenes de operacin. Ver Figura 6.15.

Luz Roja: Detencin

PARAR

Luz Verde:

Funcionando PARTIR

Alarma Sonora

RESET

Fig. 6.15. Comandos Partir - Parar Fig. 6.16 Panel de Luces


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Adems estn provistos de Paneles de Luces que cumple la funcin de Avisar mediante luces el actual rgimen de operacin del equipo y en caso de emergencia con una alarma sonora:

Luz Roja : Problemas en el espesador. Luz Verde : Operacin Normal. Alarma Sonora : Emergencia.

Se concluye que el panel de alarmas es un dispositivo de control que permite al operador manipular el espesador respaldado por los parmetros detectado por la instrumentacin instalada en el espesador.

Este equipo est provisto de un pequeo panel de alarma que indica cuando el espesador est en problemas. Este panel consiste de dos luces, una Roja de Emergencia y una luz Verde de operacin normal, adems posee un botn de color negro para aceptar la alarma apagando la bocina. Las posibles seales de alarma del espesador se muestran a continuacin.

Luz Roja

Espesador Detenido por cualquier causa: Corte energa, motor quemado, Salto de la proteccin por fluctuacin momentnea de la carga, suciedad de contactores, suciedad de los motores elctricos recalentando las protecciones electromagnticas las cuales se vern activadas. Espesador Detenido por la operacin: Sobrecargas, pulpa muy densa, mal regulado el mecanismo de carga y arrastre.

Luz Verde.

Seales de advertencia normales a la operacin.

Alarma Sonora.

Avisar con tiempo que el espesador est aumentando la carga y se est poniendo pesado, para que el Operador tome las providencias del caso. Espesador parado mucha carga salta el automtico del motor elctrico.

Botn de Reconocimiento (Reset).

Acepta la alarma sonora dejando silenciada, tambin es llamado botn de alarma aceptada o Reset.

Control automtico del proceso. En lo que respecta al control automtico, o mejor dicho, la filosofa de control de un espesador del tipo de alta velocidad utiliza dos lazos de control discreto simple, a saber: Mantener una capa o cuerpo de masa constante mediante la variacin de la descarga del

underflow. Mantener un nivel constante del cuerpo, variando la velocidad de adicin del floculante. Los equipos de control del proceso son: Un detector del nivel de cuerpo de masa sedimentante. Monitorea continuamente la interfase slido-lquido y da una seal del grado de floculacin en el

cuerpo de slidos. Utilizado para controlar la velocidad de la bomba de floculante. Un transductor de presin.

Mide la presin creada por la masa de slidos en el tanque Utilizado la velocidad de la bomba del underflow.


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Fig.6.17. Sistema de control Supaflo

Fig.6.18.Sensor de nivel Multronics

Fig.6.19. Sistema de control Foxboro


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Fig. 6.20. Instalacin de espesadores continuos.

VARIABLES OPERACIONALES DE UN ESPESADOR CONTINUO. Las variables de operacin de un espesador continuo ms importantes son:

o Densidad de la pulpa de la descarga o underflow. o La velocidad de la descarga de la pulpa espesada. o La dosificacin de los floculantes cuando stos se utilicen. o El inventario de slidos en el tanque. o La velocidad de alimentacin de slidos. o Las restricciones que limitan el torque mecnico del mecanismo giratorio de rastrillos. o Control operacional de la velocidad de flujo en el equipo.

A continuacin har un anlisis de cada una de estas variables: Una alta densidad de pulpa en la descarga afecta a la operacin de la siguiente manera: La bomba no impulsa adecuadamente, tendiendo a obstruirse y entrega un caudal reducido o

podra dejar de impulsar a esta pulpa. Sobrecarga del motor elctrico que mueve a impulsor de la bomba, que al retirar ms corriente de

la lnea activa los sistemas de proteccin elctrica. La pulpa muy gruesa puede decantarse en la tubera impidiendo el paso de la descarga del

espesador. Sobrecarga de la fuerza de impulsin necesaria para mover los rastrillos, se activan las alarmas

de sobrecarga del espesador hacindose necesario levantar las aspas o brazos o aumentar la evacuacin de carga del espesador.

En estos casos podemos recurrir a las siguientes soluciones:

Adicionar agua de sobre-flujo para diluir la pulpa saliente por el cono de descarga del espesador, aumentando el transporta al incrementar la velocidad de la bomba.

Poner ms bombas en servicio para aumentar la descarga de pulpa del espesador. Levantar los brazos para disminuir por el momento el arrastre de carga hacia el cono de

descarga y permitir su evacuacin mediante las bombas, luego de normalizado el evento, proceder a bajar las aspas a su posicin normal.

Cortar la pulpa hacia el espesador, para incrementar la evacuacin de carga y de este modo bajar la concentracin de la pulpa y ser ms fcil su transporte.

La velocidad de extraccin de la pulpa por la descarga del espesador es una de las variables de cmo el operador puede controlar la densidad de pulpa. En consecuencia, de esto se concluye que:

A mayor velocidad de evacuacin de la pulpa del espesador por el cono de descarga en direccin al proceso siguiente, disminuye su velocidad debido a que la velocidad de sedimentacin es casi fija cuando el inventario de carga ya est en equilibrio, en otras palabras retiramos ms pulpa de la que se est sedimentando, esto trae como consecuencia su dilucin, es decir disminuye su densidad.


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Una menor velocidad de flujo de la pulpa de salida, aumenta el tiempo de permanencia de la carga dentro del espesador incrementando la posibilidad de un mayor espesamiento o densidad de la carga.

La disminucin de la velocidad de flujo puede ser crtica cuando no es lo suficiente para mantener las partculas en movimiento, produciendo su decantacin en medio de transporte, provocando obstruccin en l.

En la dosificacin de los floculantes, el floculante tiene como objetivo aumentar la velocidad de sedimentacin del espesador, por tanto, su alimentacin debe ser cuidadosa por lo siguiente:

Si se coloca una mayor dosis de floculante que la requerida por el proceso, incrementa los costos durante la operacin.

Si se coloca una menor dosis de floculante, disminuye la eficiencia del material sedimentado en el espesador disminuyendo la produccin objetivo y deja en evidencia una mala operacin.

El operador deber ser cuidadoso con el manejo de este reactivo, porque su uso de forma equivocada afecta a la operacin de la Planta Concentradora.

El inventario de slidos en el tanque, es una variable que tiene que ver con la capacidad del operador de operar el espesador en un rgimen estable sin perturbaciones de ninguna especie, para ello hay que sincronizar lo siguiente:

La recepcin de carga de acuerdo con la capacidad de diseo del espesador. La evacuacin de pulpas de acuerdo a los requerimientos operacionales. La evacuacin de los sobreflujos. La adicin de reactivos. La posicin de los brazos, normalmente en su punto ms bajo.

La velocidad de alimentacin de pulpa es tambin una variable controlada por el operador mediante la alimentacin al espesador y normalmente se controla en un cajn repartidor de carga asignndole un flujo o carga de trabajo a cada espesador en operacin en la Planta Concentradora. El flujo de entrada al espesador estar de acuerdo con la capacidad de tratamiento de este equipo, puede ocurrir lo siguiente durante esta fase de la operacin:

Ingreso de menos flujo que la capacidad nominal del espesador, en este caso conseguir la densidad deseada para la operacin adecuada de los filtros requerir ms tiempo, lo que hace ms lento el proceso.

Ingresar ms flujo que la capacidad del espesador puede ocurrir rebalse de lquido con slido, sobrecarga de los equipos de transporte, mayor desgaste de equipo por pasar la capacidad nominal de diseo, posible acumulacin de carga dentro del espesador, obligando al operador a levantar los brazos. En este caso, el operador deber avisar a su supervisor y tomar las medidas del caso hasta que pase esta emergencia.

Las restricciones que limitan el torque mecnico del mecanismo giratorio de rastrillos, ello se debe a que el producto resultante de la accin de mover los brazos por sobre el fondo del espesador trae consigo el consumo de una cierta cantidad de energa, en hacer el trabajo de arrastrar la carga sedimentada hacia el cono de descarga, vencer el roce de los mecanismos internos del sistema de propulsin, las cuales traen consigo algunas restricciones y para evitar problemas que estas puedan ocasionar durante la operacin se debe hacer lo siguiente:

No sobrecargar el espesador. La capacidad del mecanismo impulsor, est dada y no puede ser sobrecargada sin que acten los sistemas de proteccin

Hacer un adecuado mantenimiento, puesto que una adecuada lubricacin disminuye notablemente la carga originada por el roce de los mecanismos impulsores.

Mantener las variables de operacin dentro de los rangos de diseo, no pedir al sistema que haga ms de lo que fue diseado.

Mantener los brazos del rastrillo en su punto ms bajo, es decir, se debe evitar mantener cargas acumuladas en el interior del espesador.

Mantenga las bombas trabajando a rgimen normal para mantener un inventario de carga normal.


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Fig. 6.21. Espesador de relaves de una Planta Concentradora de cobre.

BALANCE DE MASA EN UN ESPESADOR.

El balance de masa del espesador es una operacin muy fundamental para asegurar su buen funcionamiento, debido a los flujos que se manejan es necesario mantener siempre el control con respecto a densidad y caudal los cuales estn directamente relacionados.

Flujos

Consideremos al espesador como una caja a la cual entran y salen flujos de acuerdo a la figura 6.22.

Flujo #1

Alimento de Pulpa

Feed

Flujo # 2

Descarga de lodo

Underflow

Flujo # 3

Rebose de agua clara

Overflow

Fig.6.22. Diagrama de Flujos en una Espesador.

Vemos que la idea del balance masa o material (flujo #1), es mantener en equilibrio los flujos de entrada con respecto a los de salida, en este caso, los flujos # 2 y # 3. Densidad de los flujos.

Un anlisis especial requiere el tema de la densidad el cual se grfica mejor con los siguientes ejemplos:

Ej. N 1, condiciones:

- Flujo alimentado = 100 m3/h

- Densidad de alimentacin = 2050 Kg/m3

- Porcentaje de slido en la alimentacin = 65%

- Densidad de descarga = 2300 Kg/m3

- Porcentaje de slido en la descarga = 72%


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FLUJO DE ENTRADA O

ALIMENTACIN

FLUJO # 1

FLUJO # 2

Fig. 6.23 Datos para el Balance de Materia en el Espesador.

Clculos:

a) Determinacin toneladas/hora de alimentacin.

Alimentacin = 100(m3/h) x 2050 (Ton/1000 Kg) = 205 (Ton/h).

b) Determinacin de cantidad de concentrado y agua en la alimentacin.

Cantidad de slido = 205 (Ton/h) x 65/100 = 133 (Ton/h)

Cantidad de agua = 205 (Ton/h) - 133 (Ton/h) = 72 (Ton/h)

c) Determinacin de toneladas / hora totales de descarga

Descarga = 133 (Ton/h) x 100/72 = 185 (Ton/h)

d). Determinacin del flujo de descarga de acuerdo a la densidad pedida.

Flujo descarga = 185 (Ton/h) / (2300(Kg/m3) x (Ton/1000 Kg) = 80 (m3/h) e) Determinacin del flujo descartado por el rebose. Del paso nmero 3 se calcula que el agua que se va en la descarga es:

Agua en la descarga = 185 (Ton/h) - 133 (Ton/h) = 52 (Ton/h)

Del paso nmero n2 la cantidad de agua que viene a la alimentacin es: Agua en la alimentacin = 72 (Ton/h) por lo tanto:

Agua en el rebose = 72 (Ton/h) - 52 (Ton/h) = 20 (Ton/h)

Como la densidad del agua es 1 (Ton/m3), por lo tanto:

Agua en el rebose = 20 (m3/h)

Esto equivale a 5.5 (l/s).

Conclusin:

Si tenemos una alimentacin de 100 m3/h con un porcentaje de slidos de 65% y una densidad de

2050 Kg/m3, y deseamos descargar del espesador una densidad de 2300 Kg/m

3 con un 72% de

slidos el flujo de descarga deber ser de 80m3/h.

A continuacin se presenta una tabla, en la cual se varia la densidad de alimentacin y la de descarga para ver de que manera estos cambios afectan al flujo de descarga.

...? m3/h

DpU = 2 300 Kg/m3

Cw = 72% ...? m

3/h

QF = 100 m3/h

DpF = 2050 Kg/m3

CwF = 65 %


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ENTRADA SALIDA FLUJO CALCULO 100 m

3 /h.

2050 Kg/m3.

65% de slido

100 m3 /h.

1850 Kg/m3.

59% slido

100 m3 /h.

2050 Kg/m3.

65% de slido

100 m3 /h.

2050 Kg/m3.

65% de slido

100 m3 /h.

2050 Kg/m3.

65% de slido

2300 Kg/m3.

72% de slido

2300 Kg/m3.

72% de slido

2300 Kg/m3.

72% de slido

2400 Kg/m3.

72% slido

2100 Kg/m3.

72% de slido

80 m3 /h.

66 m3 /h.

90 m3 /h.

73 m3 /h.

94 m3 /h.

6.3.2. DIMENSIONAMIENTO DE UN ESPESADOR. El dimensionamiento y seleccin de un espesador consiste en determinar dos dimensiones:

1. El rea transversal del espesador (dimetro). 2. La altura o profundidad del espesador.

Adems de estas dimensiones, el dimensionamiento y seleccin de un espesador debe considerar el requerimiento de energa, de espacio, velocidad del rebose, tiempo de retensin, accesorios del espesador y factores econmicos.

DETERMINACIN DEL REA DEL ESPESADOR.

Tanto el rea como la altura, pueden ser determinadas por diversos procedimientos, algunos de los cuales son los siguientes:

a) Pilotaje continuo en espesadores pequeos de la misma altura que el prototipo. b) Pruebas semi-continuas, que se realizan en columnas. c) Pruebas de sedimentacin discontinua en probetas de laboratorio.

De estos, las pruebas de sedimentacin discontinua son de fcil ejecucin, debido a que requieren de muy poca muestra y originan informacin que al ser elaborada correctamente permite el diseo del espesador.

En efecto, existen los siguientes mtodos para la determinacin del rea transversal de un espesador:

Mtodo de Coe y Clevinger. Mtodo de Talmaje y Fitch. La construccin de Oltmann. Mtodo de Moncrieff.

Estos mtodos requieren que las pruebas se lleven a cabo en cilindros graduados (probetas) de no menos de un litro de capacidad. La muestra inicial alimentada debe mezclarse completamente y


20

luego dejarse en reposo y como los slidos sedimentan, la posicin turbia es medida y ploteada para cada tiempo, tal como se muestra en las figuras 6.24 y 6.25.

Fig. 6.24. Diferentes etapas de la sedimentacin. A = Agua clara, B = pulpa que sedimenta, D = slidos compactados.

1

1

2

2

3 3

1t 2t tiempotiempo

Velocidad de sedimentacin

dt

dHR

1t 2t

Altura

H

(a) (b)

Fig. 6.25. Curvas de sedimentacin.

Para obtener resultados confiables, debe cuidarse que las muestras tomadas sean representativas y que la temperatura de la pulpa en el laboratorio de investigacin sea similar a la esperada en el campo o lugar de instalacin del equipo.

MTODO DE COE Y CLEVENGER. Este mtodo fue propuesto en el ao de 1916 por los investigadores H.S.Coe y G.H.Clevenger, ahora poco utilizado, en parte porque fue ideado antes de la aparicin de los floculantes sintticos y porque requiere de una serie de pruebas de sedimentacin discontinua. Es ms adecuado para pulpas no floculadas.


21

Las pruebas se basan en la obtencin de datos de velocidad de sedimentacin para una serie de diluciones de pulpa entre la del alimento y una concentracin conveniente en la zona de compresin. Esto conlleva a la determinacin del flujo crtico del espesador.

El rea del espesador se puede calcular de la expresin:

R

CuCA

11

(6.7)

Donde:

A = Area unitaria del espesador (m2/d/t).

C = Concentracin inicial de la prueba (t/m3).

Cu = Concentracin requerida en la descarga (t/m3).

R = Velocidad de sedimentacin inicial (m/d). El rea unitaria se calcula para cada dilucin y se toma la velocidad de flujo ms baja para propsitos de diseo.

Como la concentracin en funcin de la dilucin es:

DC

1 (6.8)

reemplazando en la ecuacin (6.7) se obtiene:

R

DuDA

(6.9)

MTODO DE TALMADGE Y FITCH.

Este mtodo se fundamenta en la teora de la sedimentacin de Kynch (1952) utilizada por

Talmadge y Fitch de la Door-Oliver Co. Para determinar el rea unitaria de un espesador. Este mtodo generalmente es ms aceptado porque da resultados razonables bajo condiciones compatibles con la prctica. Una sola prueba de sedimentacin discontinua proporciona los datos suficientes. Se plotea altura turbia versus tiempo, como en el caso anterior y luego se identifica el punto de compresin. Este es el punto en la curva donde la velocidad de sedimentacin del lodo comienza a disminuir debido a las fuerzas fsicas de compresin en la pulpa. Generalmente est indicada por un cambio en la pendiente de la curva en el punto de compresin, juntamente con una lnea horizontal que representa la concentracin deseada de la descarga. Donde, la altura Hu de la pulpa sedimentada correspondiente a aquella concentracin de la pulpa requerida se calcula de:

HuCuHoCo (6.10) Donde:

Ho = Altura de pulpa inicial en el cilindro (cm). Co = Concentracin inicial de la pulpa (g/l). Hu = Altura de la lnea de lodo (cm) correspondiente a la concentracin de la descarga, Cu. Cu = Concentracin de la descarga (g/l).

Como es de verse, con los datos de una prueba de sedimentacin, se plotea el grfico de la figura

6.26. A partir de ella podemos determinar el rea requerida por el espesador, la cual est dada por:

CoHo

tuA

* (6.11)


22

Donde: A = Area unitaria del espesador (m

2/d/t de slido).

tu = Tiempo de la descarga (das). Ho = Altura inicial de la pulpa (m). Co = Concentracin inicial de la pulpa (t/m

3).

Ho

H

Hu

Ty tu

Altu

ra tu

rbia

, cm

Tiempo de sedimentacin, min

Punto crtico o de compresin

Construccin de Oltmann

Fig. 6.26. Muestra las curvas de sedimentacin para Talmadge & Fitch y Oltmann.

Si hay duda acerca de la posicin del punto de compresin, como suele ocurrir, puede construirse una serie de tangentes y calcular sus reas para cada posicin y tomar la velocidad de flujo ms baja para propsito de diseo.

CONSTRUCCIN DE OLTMANN.

Es una modificacin de Talmadge & Fitch desarrollada empricamente por Oltmann de la Dorr-Oliver. Da resultados parecidos o cercanos a el mtodo de Coe-Clevinger pero depende del aceleramiento o rapidez de la identificacin del punto de compresin y tiende a sobre-estimar la capacidad del espesador. Utilizando los datos de una prueba de sedimentacin simple, se dibuja una lnea desde el origen de la curva Ho y pasa a travs del punto de compresin (PC) para luego intersecar a la lnea de densidad de pulpa requerida Hu. De aqu se traza una lnea vertical para intersecar al eje de tiempo en Ty que es menor a tu y se le denomina tiempo de descarga de Oltmann. Luego el rea requerida por el espesador est dada por:

CoHo

TyA

* (6.12)

TORQUE.

El torque requerido del sistema accionador est determinado por la fuerza necesaria para mover el mecanismo de arrastre (rastra o rastrillo) de toda la pulpa espesada. Este depende de la densidad esperada en la descarga y de algunas caractersticas especiales de la pulpa tales como el grado de tixitropa, forma de la partcula o carga magntica. Luego el torque de arranque mximo requerido est dado por:

26,14 kDT (6.13)

Donde:

T = Torque (Kg.m).


23

D = Dimetro (m). 14,6 = Es un factor de conversin de unidades inglesas a mtricas.

El factor k depende del rendimiento, del rea del espesador y de las caractersticas de los slidos. Los valores de k se muestran en la tabla 6.2 que se muestra a continuacin.

Tabla 6.2. Factores que afectan la seleccin del torque

Trabajo Ligero Estndar Medio Duro Extraduro

rea unitaria m

2/d/t

>60 10 - 60 2 - 20 0,3 - 10 < 0,3

Descarga % de slidos

< 5 5 - 25 25 - 50 25 - 60 60 - 70

Alimento % -m200

66 - 100 65 - 100 65 - 100 40 -56 < 40

Alimento % +m65

0 1 2 - 3 3 - 5 < 4,0

S.G de slidos 1,0 2,6 1,5 3,0 1,5 3,0 2,5 4,0 > 4,0 Valor de k 2 7 7 - 13 10 - 15 13 20 > 20

DETERMINACIN DE LA PROFUNDIDAD O ALTURA DE UN ESPESADOR.

La altura o profundidad de un espesador es aquella comprendida entre el borde de rebose y la abertura de descarga. Esta altura est formada por las alturas correspondientes a la zona de compresin, inclinacin del fondo, almacenamiento por interrupciones, zona de sedimentacin y zona de clarificacin, las que son fijadas por la experiencia del Ingeniero de diseo o por caractersticas de fbrica, a excepcin de la altura de la zona de compresin que es una variable que debe ser determinada mediante pruebas experimentales y que condicionar el tiempo de retencin de los slidos en el espesador, as como la concentracin en la descarga (Cu). Tradicionalmente se ha identificado la zona de compresin en una prueba de sedimentacin por una discontinuidad en la pendiente de la curva de sedimentacin, segn se muestra en la figura 6.27 o haciendo ms notoria esta discontinuidad mediante un grfico log(H) versus log(t), segn se muestra en la figura 6.28.

Zona de R constante

Zona de Kynch = R = f(c)

Zona de compresin; R /= f(c)

Segunda discontinuidad

Primera discontinuadad

t

H

Fig. 6.27. Curva de sedimentacin y discontinuidad en la zona Kinch y de compresin.


24

Zona de R constante

Zona de Kinch

Zona de Compresin

log t

Segunda discontinuidad

Primera discontinuidad

log H

Fig. 6.28. Discontinuidades mediante el grfico log H vs log t Una manera de calcular esta altura es por el mtodo de Roberts, quien en 1949, utilizando el concepto de Coe y Clevinger de que la concentracin en la descarga es una funcin del tiempo en que la pulpa permanece en la zona de compresin, plante un mtodo para determinar la altura de compresin de los espesadores que pueden utilizarse para pulpas metalrgicas.

El mtodo asume lo siguiente:

1. La altura de compresin en un espesador, es aquella comprendida entre el nivel en que las partculas entran en compresin y el nivel en que las partculas adquieren la concentracin a la cual se descarga el lodo.

2. El tiempo en el cual la pulpa pasa de una concentracin crtica a la concentracin de la descarga en una prueba discontinua, ser igual al tiempo de retencin de los slidos en un espesador continuo.

3. La velocidad con que se elimina el agua desde la pulpa comprimida es en todo tiempo proporcional al agua remanente.

El tercer planteamiento se origina al observar el comportamiento de la curva de sedimentacin en la

etapa de compresin en la que si se plotea ln(H - H) vs tiempo, se obtiene una lnea recta de la forma:

ktBHH )ln( (6.14) tal como se muestra en la figura 6.29. Donde:

H - H = Es la altura de agua factible de eliminar luego de un tiempo t.

H = Es la altura de la pulpa a un tiempo de retencin infinito.

Derivando la ecuacin 6.14 respecto al tiempo se obtiene:


25

kdtdHHH

1

)( HHkdt

dH

(6.15) donde H puede transformarse a dilucin si se multiplica por el rea de la probeta y luego dividir por el peso de slidos contenidos en ella (constante).

Tiempo

ln(H

- H

o )

Zona de compresin

B

C

Fig. 6.29.

ws

AH

ws

AHk

dt

ws

AHd

)()(

DDkdt

Dd (6.16)

donde el trmino dD/dt representar la velocidad de eliminacin del agua, puesto que:

Peso de lquido Peso de lquido final Peso de lquido inicial

D = -------------------------- y D =------------------------------------------------------------- Peso de slido Peso de slido Y el trmino: Peso de lquido al tiempo t - Peso de lquido al tiempo infinito

D - D = ------------------------------------------------------------------------------------ Peso de slido Representa el agua factible de eliminar que permanece en la pulpa luego de un tiempo t.

Integrando la ecuacin 6.16 se obtiene:

D

Di

t

kdtDD

dD

0


26

kteDDi

DD

(6.17)

Donde Di es la dilucin a la cual se inicia la compresin. Una solucin alternativa es integrando la ecuacin 6.15, de la cual se obtiene:

kteHHi

HH

(6.18)

donde Hi es la altura a la cual se inicia la compresin y el tiempo t se toma como cero. En la figura 6.30 se observa que la curva cumple con la ec. 6.17 slo en el tramo BC, que es aquel en el cual todos los slidos estn en compresin, pero esta no se inicia en el punto B sino en un anterior al cual se denominar `punto de compresin crtico. Para el efecto trazamos la curva tal como se muestra en la figura 6.31 que es similar y de mayor generalidad que la figura 6.29.

IHo

Ho

Hi

B

C

ti Tiempo (minutos)

Fig. 6.31. Determinacin de la altura crtica Hi

Para determinar la altura crtica ser necesario extrapolar la recta BC hasta el tiempo cero al cual corresponder una altura Ho. Si por el punto medio del segmento HoHo se traza una horizontal, sta cortar la curva en el punto I. A partir de l, se baja una perpendicular que al cortar a la recta extrapolada, originar el punto (ti,Hi). Hi corresponde a la altura a la altura crtica y ti ser el tiempo en que se inicia la compresin, el cual deber considerarse igual a cero.

Conocidos Di y D, el volumen de la zona de compresin para una tonelada mtrica de slidos puede calcularse por:

321 VVVVc (6.19)

Donde V1 = Es el volumen ocupado por los slidos.


27

3

1 (md

TV

s

) (6.20)

V2 = Es el volumen de agua asociado a los slidos a la dilucin de tiempo infinito (D).

V2 = TD (m3) (6.21)

V3 = Es el volumen de agua que ser eliminada desde la concentracin crtica hasta llegar

a la dilucin de la descarga (Du).

T

Da

mDDmdTDDV

0

33

3 )( (6.22

Para integrar la expresin 6.22 es necesario utilizar la expresin 6.17. Esto es:

T

ktdteDDiV0

3 )(

Tktek

DDiV 03

(

Du

DoDDi

DD

k

DDiV

(3

DiDomk

DuDiV

)(; 33 (6.23)

Reemplazando 6.20, 6.21 y 6.23 en 6.19 se obtiene:

dat

m

kT

DuDiD

dsT

k

DuDiTD

ds

TVc

/;

1 3

Conociendo el rea unitaria y el volumen del espesador, la altura de compresin (hc) podr calcularse por:

)(;1

*

mkT

DuDiD

dsA

T

A

Vchc

hcAVc

(6.24)

ESPESADORES DE ALTA CAPACIDAD. Los espesadores convencionales tienen la desventaja de requerir grandes reas de terreno puesto que la produccin depende sobre todo del rea, mientras que la profundidad es de menor importancia.

En los ltimos aos han aparecido espesadores de alta capacidad. Existen muchas variedades y las mquinas se caracterizan por una reduccin del rea unitaria en las instalaciones convencionales. El espesador de alta capacidad fue desarrollado por la Enviro-Clear Company, Inc..

Estos espesadores se basan en el siguiente principio: 1. La pulpa alimentada entra al espesador por una tubera lateral horizontal a la zona de

clarificacin. 2. En esta lnea es floculada.


28

3. La pulpa floculada entra a la zona activa de sedimentacin a una velocidad controlada en la direccin horizontal.

Fig. 6.32. Espesador de alta capacidad Enviro-Clear.

Tabla.6.3. Caractersticas de operacin y aplicacin de los espesadores de alta capacidad.

ESPESADOR DE ALTA VELOCIDAD SUPAFLO (OUTOKUMPU MINTEC). Otros espesadores de este tipo son los Espesadores de alta velocidad Supaflo, el cual tiene las siguientes caractersticas: Cmara de aireacin.

Plato deflector.

Nivel de lecho de slidos controlado.

Alta capacidad por rea unitaria.

Tamao pequeo.

Tiempo corto de retencin.

Reciclaje del underflow opcional.

Rebose claro.

Alimento

Under flow

Rebose

Mecanismo hidrulico del rastrillo


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Fig. 6.33. Dimensiones tpicas de un espesador de alta velocidad Supaflo.

ESPESADOR DE PLACAS. Este espesador de SALA INERNACIONAL, utiliza un juego de placas paralelas inclinadas que reducen la distancia de asentamiento y al mismo tiempo el rea efectiva. El requerimiento de espacio de piso del espesador de placas es de slo el 20% del espesador convencional. Las bandejas paralelas inclinadas permiten que los slidos asentados se deslicen por gravedad hacia el interior de una tolva; por consiguiente, el rea efectiva de asentamiento es la proyeccin horizontal de esas bandejas, es decir:

cosnAAefectiva (6.25)

Donde:

N = Nmero de bandejas. A = rea superficial de cada placa o bandeja.

= ngulo entre las bandejas y el plano horizontal. El banco de bandejas o lamelas se vibran en forma intermitente o continua cuando trata lodos pegajosos. La alimentacin entra al espesador a travs de una caja de alimentacin sin fondo en un punto que determina la relacin entre las reas de clarificacin y espesamiento. El rea debajo de la salida de la caja de alimentacin se destina al espesamiento mientras que el rea superior es para la clarificacin. El lquido de la descarga fluye hacia arriba y se extrae a travs de cajas especialmente diseadas, proporcionando as una distribucin uniforme del flujo entre las placas.


30

Fig. 6.34. Espesador de placas y su principio de operacin.

6.4. FILTRACIN. La filtracin es una operacin metalrgica utilizada en procesamiento de minerales para separar slidos de un lquido (agua) usando un medio poroso que retiene el slido (mineral) pero permite pasar el lquido o filtrado. Los factores que afectan la velocidad de filtracin incluyen:

La cada de presin. El rea de la superficie de filtracin. La viscosidad del filtrado. La resistencia de la torta del filtro. La resistencia del medio filtrante y de la capas iniciales de la torta.

La filtracin puede llevarse a cabo en dos formas bsicas:

La filtracin a presin constante. La filtracin a velocidad o a volumen constante.

6.4.1. EQUIPOS DE FILTRACIN. Los filtros de torta son el tipo de ms uso en procesamiento de minerales por tratarse grandes cantidades de material (concentrados) en forma de pulpa. Estos pueden clasificarse en:

Filtros de presin. Filtros de vaco.

Los filtros de presin para operacin intermitente y continua, se utilizan ms en la industria qumica y pocas veces adaptados a procesamiento de minerales. Son capaces de operar hasta 1621,2Kpa, tal como los filtros de presin Larox de la LAROX OY y los filtros Cermicos de Accin Capilar de la OUTOKUMPU MINTEC OY. Aunque estrictamente hablando, estas mquinas no son continuas, ms bien, recorren automticamente el ciclo formado por una serie de operaciones.

FILTROS LAROX. El filtro LAROX a presin es una buena solucin a los problemas de desaguado. El secreto o la clave es el diseo ingenioso que utiliza la gravedad y la presin de agua, en una operacin totalmente automtica y sin movimiento continuo de sus partes. Esto es:

o Cada etapa de filtracin tiene lugar simultneamente en todas las cmaras del filtro.


31

o Las partes se mueven solamente durante el cerrado y apertura de las cmaras y durante la descarga del queque.

o Necesita operador solamente para poner en funcionamiento la unidad, una vez en marcha, el filtro repetir todas la etapas de filtracin una a una automticamente.

o El queque extremadamente seco es descargado completamente, sin necesidad de un operador.

o El lavado de la tela por ambos lados es automtico durante la operacin.

El filtro LAROX se muestra en la figura 6.35. y sus etapas en la figura 6.36.

Fig.6.35. Filtro LAROX y su instalacin.

ETAPAS DE FILTRADO EN UN FILTRO LAROX. En un filtro LAROX se pueden observar las siguientes etapas:

1. Inicio del proceso de filtracin. 2. La presin produce ms flujo del filtrado. 3. Lavado automtico del queque. 4. Presin despus del lavado 5. Soplado de aire para secar an ms el queque. 6. Descarga automtica del queque.


32

Fig. 6.36. Etapas de la operacin de filtracin LAROX. BENEFICIOS. Entre los beneficios que podemos mencionar son:

1. Queque con slidos secos conteniendo hasta 94%. 2. Ciclos de filtracin tan cortos como de 6 minutos. 3. Eficiencia de lavado de arriba del 97% con el ms bajo posible de consumo de lquido de

lavado. 4. Filtrado claro. 5. Reduccin arriba del 70% en costo/t desaguada. 6. Necesita operador solamente para el arranque de la unidad. 7. Reduce el espacio requerido. 8. Expandible; arriba del 100%, si es necesario, para adicin de cmaras. 9. Diseo simple por arriba del 95% de la disponibilidad del filtro. 10. Transporta automticamente el queque fuera de cada cmara.

FILTRO CERMICO CAPILAR A PRESIN POSITIVA (HIPERBRICO).

La Tecnologa CERAMEC est disponible para aplicaciones que requieren altas diferencias de presin para maximizar la separacin slido-lquido. Mediante el mismo principio de accin capilar, el

filtro de presin positiva de accin capilar CERAMECPC proporciona 3 bar de sobrepresin con la misma simplicidad en diseo y operacin que da el filtro CERAMEC convencional o a vaco.

Tal como la filtracin a vaco CERAMECCC, la clave en la filtracin a presin CERAMECPC

es la construccin microporosa e los discos de almina sinterizada. El filtro CERAMEC est encerrado en un tanque de presin, donde la presin de operacin puede ajustarse para alcanzar la humedad residual deseada la cual aumenta la capacidad 2 a 3 veces a los obtenidos por los de vaco. Ver la figura 6.37.

BENEFICIOS

Los ahorros de costos por tonelada ofrecidos por la tecnologa de filtracin a presin CERMAECPC son dramticos cuando se comparan a los filtros de presin convencional. Entre ellos tenemos:

Queque de slidos muy seco y alta capacidad, eliminando la necesidad de secado trmico

adicional. 90% menos energa por aire comprimido debido a la estructura microporosa capilar de los

discos del filtro. No requiere de telas el filtro, eliminando el tiempo de reemplazo de las telas de los sectores

del filtro.


33

Filtrado limpio de partculas. Simple sistema de cierre de aire diseado para fcil operacin y servicio. Descarga de slidos y lavado del queque asegurado. Operacin no contaminante por seguridad ambiental. Ofrece bajos costos de operacin con unidades integradas y compactas.

Fig.6.37. Diagrama de filtro de Discos hiperbrico CERAMEC.

OPERACIN DE ESTE EQUIPO.

El filtro de presin positiva CERMAECPC consiste de un filtro CERMAEC encerrado dentro de un tanque de presin provedo con un confiable sistema de cierre de aire para descargar el queque. El acceso de servicio se proporciona a travs de una puerta de acceso. La filtracin comienza con cierre y presurizamiento del tanque. La pulpa es entonces alimentada a la cubeta o tolva de pulpa mediante una bomba de desplazamiento positivo. Como los discos rotan a travs de la pulpa, el queque slido se va formando en ambos lados de los platos del filtro. Cuando los discos rotan salen de la pulpa, se produce el lavado (opcional) y secado del queque. Luego los slidos del queque son descargados por medio de cuchillas (ecrapers) alineados en ambos lados del disco y caen por gravedad a una faja transportadora la cual transporta el slido al sistema de descarga. El sistema de descarga es de tipo semi-continuo, el cual consiste de dos vlvulas selladas neumticamente, las cuales operan automticamente de acuerdo a la presin de operacin y flujo de slidos. La limpieza de los platos del filtro tiene lugar automticamente despus de cada rotacin del disco del filtro y puede ser suplementado con cido y limpieza ultrasnica como sea necesario. Todas las funciones relacionadas a la operacin del filtro y limpieza son programadas y controladas por un PLC.


34

FILTRO DE TAMBOR A PRESIN. La Westch ha diseado un filtro de Tambor instalado dentro de un tanque de presin. La simplicidad de la operacin combinada con los bajos costos de mantenimiento hace al filtro de tambor de vaco el esqueleto del proceso de filtracin industrial. Los nuevos procesos y las regulaciones medioambientales estn demandado filtros para manejar slidos ms finos y materiales difciles de filtrar.

Los filtros a presin involucra manejar estas aplicaciones, pero ello sacrifica simplicidad y bajos costos de mantenimiento. Los filtros de tambor a presin WesTech superan las limitaciones del filtro de vaco convencional impuesto por la presin atmosfrica y operan a presiones arriba de 100 psi. Las altas presiones de operacin permiten a los filtros de tambor a presin WesTech filtrar materiales ultrafinos. Como la mayora de aplicaciones de filtracin son sensibles al tiempo de secado, la WesTech lo nico que utiliza es la baja Submergencia/alta velocidad del filtro de tambor. La operacin de filtros de baja submergencia permite ciclos de secado ms largos, produciendo las ms bajas humedades del queque y las ms altas velocidades del tambor aumentando las velocidades de filtracin.

Fig. 6.38. Filtro de tambor a presin.


35

CARACTERSTICAS.

Alimentacin continua y operacin, descarga discontinua automtica. Alta velocidad de captura. Sistema de control automatizado. Bajos costos de mantenimiento. Presiones de operacin arriba de 100 psi. Utiliza lavado del queque. Alta velocidad de filtracin de ultrafinos. Ms bajos costos de capital por tonelaje de producto filtrado.

VENTAJAS.

Los filtros de tambor a presin WesTech produce humedades del queque de 10 a 20% ms bajo que los filtros de vaco de disco o tambor con aumento de su capacidad.

Las humedades ms bajas evitan los costos de secado, transporte y deposicin. El filtro de tambor a presin WesTech est diseado con la versatilidad de un filtro de tambor

a vaco. El filtro de tambor a presin WesTech tiene la flexibilidad para responder a los requerimientos cambiantes de los procesos de hoy da.

OPERACIN. El Filtro de Tambor a Presin utiliza las ventajas de filtracin continua de los filtros de vaco de disco o de tambor con la adicin del beneficio de presin de operacin ms alta. El ambiente de filtracin es primero presurizado. El alimento al filtro es presurizado mediante el uso de una bomba centrfuga dual la cual alimenta la pulpa al filtro de tambor. Los controles automatizados ajustan la velocidad del filtro de tambor y la submergencia del tambor para optimizar la humedad del queque y la velocidad de filtracin. A alta presin el soplado instantneo es utilizado para descargar el queque seco desde el tambor. El queque del filtro es alimentado a una cmara con cierre de aire de donde es descargado desde el medio ambiente de alta presin. Las vlvulas de la puerta corrediza dual son utilizadas para cerrar la puerta a alta presin y descargar el queque. Estas vlvulas son equipadas con sellos inflados los cuales proveen un servicio seguro bajo las condiciones ms severas. Durante el ciclo de descarga, el filtro de tambor contina filtrando. Una vez que el ciclo est completo, el queque filtrado entra en la cmara de descarga. Los filtros de vaco son an de mayor uso en las Plantas Concentradoras de nuestro Pas, en lo que se refiere a procesamiento de minerales, los cuales todos ellos incorporan un medio filtrante convenientemente soportado sobre un sistema de drenaje, debajo del cual la presin se reduce al conectar a un sistema de vaco. Los filtros de vaco pueden ser intermitentes o continuos, siendo estos ltimos los que ms se utilizan en procesamiento de minerales y son de tres clases:

1. Filtros de Tambor. 2. Filtros de disco. 3. filtros horizontales.

El Filtro de Tambor es en esencia un tambor cilndrico que gira estando sumergido parcialmente en un tanque abierto cuyo fondo es curvo donde se alimenta la pulpa la cual es agitada por un dispositivo mvil. El dimetro del tambor es de 1 a 4.5m, con reas de filtracin de 1 a 80 m

2. La

periferia del tambor se divide en compartimientos, cada uno de los cuales tiene varias lneas de desage que pasan a travs de la parte interna del tambor y terminan en un extremo como un anillo de salidas, cubierto por una vlvula rotatoria a la que se aplica el vaco. El medio filtrante est hermticamente fijada alrededor de la superficie del tambor, que gira a baja velocidad entre 0,1 a 0,3 RPM, pero para materiales de libre filtracin hasta 3 RPM. A medida que gira el tambor, cada compartimiento efecta el mismo ciclo de operaciones y la duracin de cada uno se determina por la velocidad del tambor y la colocacin de la vlvula. El ciclo normal de operaciones consiste de filtracin, secado y descarga, pero es posible introducir otras operaciones dentro del ciclo bsico, tales como lavado de la torta y limpieza de la tela.


36

Fig. 6.39. Partes internas y externas de un filtro de tambor convencional.

Se utilizan varios mtodos para descargar los slidos desde el tambor, dependiendo del material que se est filtrando. La forma ms comn es hacer uso de soplado inverso de aire que eleva la torta de manera que se puede sacar o desprender con una cuchilla de jebe o caucho, sin que sta haga contacto real con el medio filtrante ( tela o lona).

Fig. 6.40. Filtro de tambor en operacin e instalacin de batera de filtros de tambor.

La capacidad de la bomba de vaco se determina principalmente por la cantidad de aire que se succiona a travs de la torta durante los periodos de lavado y secado cuando, en la mayora de los casos, haya un flujo simultneo de lquido y aire. En la figura 6.41 se muestra un esquema tpico de instalacin de un filtro de vaco de tambor.

Fig.6.41. Esquema tpico de instalacin de un filtro de tambor rotatorio.


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El pie o barra baromtrica que se aprecia en la figura 6.41, debe estar cuando menos a 10 m de alto para impedir que el lquido sea succionado hacia el interior de la bomba de vaco.

Los filtros de disco tienen un funcionamiento similar a los filtros de tambor rotatorio, que en esencia constituye de una serie de discos instalados a intervalos regulares a lo largo de un eje hueco. Cada disco est dividido en sectores que van cubiertos por el medio o tela filtrante. Los discos y elevan la torta por arriba del nivel del lado y carga a ambos lados, despus la torta se seca por succin y luego se descarga mediante un soplado de aire con ayuda de un separador. Los filtros de discos pueden tener de 1 a 12 discos, los cuales pueden ser hasta de 5 m de dimetro, proporcionando alrededor de 30 m

2 de superficie filtrante por disco. Los discos pueden tener de 12 a 30 sectores, siendo estos

ltimos de mayor rendimiento. Los filtros de discos son los ms baratos y compactos de los filtros continuos.

Fig.6.42. El filtro rotatorio convencional de discos y sus partes. Un filtro de discos que ha revolucionado la filosofa de filtrado a vaco, es el Filtro Cermico de accin capilar CERAMEC, El disco filtrante CERAMEC, cuya ventaja es que el disco ceramec no permite el paso del aire a travs de la placa filtrante, conllevando a un mnimo consumo de energa sin producir ninguna contaminacin medioambiental.

Fig. 6.43. Medio filtrante CERAMEC. El disco presenta microporos que crean el efecto de accin capilar (figura 6.43). Debido a la tensin superficial entre el agua y el material de almina sinterizada hidrfilo poroso, a un cierto dimetro de poro, los poros no son vaciados del agua contenida en ellos. La fuerza capilar en el poro es mayor que la aplicada por el vaco y el poro permanecer lleno de lquido. El fenmeno capilar se basa en la ley de Young-Laplace, la cual establece que los poros de un cierto dimetro causan un efecto capilar debido a la tensin superficial y el ngulo de contacto del lquido.

queque

Medio Filtrante

Estructura soporte


38

Fig. 6.44. Filtro de discos Ceramec y sus partes. El filtro de discos Ceramec trabaja en forma continua y automtica, que al rotar da origen a 6 etapas que son:

1. Formacin del queque. Ya que los discos microporosos rotan por la pulpa, la accin capilar comienza inmediatamente sin fuerza externa. La bomba de vaco crea un vaco casi absoluto que atrae el lquido a travs de los discos a las lneas de filtrado. Los slidos se acumulan rpidamente en el exterior de los discos, pero su estructura microporosa impide tanto a los slidos como al aire penetrar la superficie del disco.

2. Lavado del queque (opcional).

El lquido de lavado es pulverizado uniforme y cuidadosamente sobre los slidos del queque, continuando el efecto de Accin Capilar. Este proceso retira filtrado adicional o impurezas, logrando un autntico lavado de reposicin, proporcionando alta eficacia de lavado con el menor consumo de lquido de lavado y la menor contaminacin del filtrado.

3. Secado del queque. Dado que los discos siguen rotando, la accin capilar continua de forma ininterrumpida a travs de la superficie de los discos hasta que todo el lquido libre sea retirado de los slidos. El resultado es un queque excepcionalmente seco, usando slo una pequea fraccin de la energa requerida por los sistemas convencionales de filtracin.

4. Descarga del queque. Los raspadores retiran el queque de los discos dejando una fina capa (heel) de slidos en la superficie del disco. Esta capa protectora acta como proteccin contra la abrasin mecnica reduciendo los requerimientos de mantenimiento y prolongando la vida del disco.

5. Retrolavado. Durante esta fase, el filtrado se utiliza para lavar los discos, retirando el queque residual y limpiando la estructura microporosa de los discos. Este retrolavado mantiene la excepcional eficacia de filtracin de filtracin de los discos, asegurndoles una vida larga y libre de problemas. El retrolavado es automtico y ajustable para cada aplicacin individual.

6. Limpieza automtica peridica. El diseo del filtro Ceramec presenta un sistema de limpieza ultrasnica automtica para los discos, que los mantiene al ms alto nivel de eficacia operativa. El sistema de limpieza ultrasnica puede ser utilizado segn y como sea necesario sobre una base sistemtica o

Accionador del agitador

Vlvula de distribucin

Limpiador ultrasnico

Bomba de vaco

Colector de filtrado

Accionamiento principal

Panel de control


39

peridica, solo o en combinacin con limpieza qumica. Se puede complementar el retrolavado sistemtico, cuando sea necesario, con limpieza qumica. Este sencillo y automtico ciclo de limpieza est controlado por el panel de control del sistema y normalmente es muy rara vez, si es que lo es alguna, necesario. Se pueden usar productos qumicos seleccionados segn los requisitos de aplicacin.

Fig. 6.45. Etapas de filtrado en un filtro de discos. Descarga del queque de los discos cermicos.

6.4.2. MEDIO FILTRANTE.

Para los filtros convencionales, la seleccin correcta del medio filtrante es una parte esencial de la operacin eficiente de los filtros, puesto que adems de retener los slidos, hay otros factores que son importantes, por tanto, un buen medio filtrante debe:

Tener la capacidad de puentear los slidos a travs de los poros. Tener una baja resistencia al flujo de filtrado. Evitar el acuamiento de partculas en los poros, lo cual aumenta significativamente la

resistencia al flujo. Tener resistencia al ataque qumico. Tener resistencia suficiente para soportar la presin de filtracin y el desgaste mecnico.


40

Permitir la eficiente descarga de la torta.

Los medios filtrantes de uso comn son:

Tejido de algodn o lona. Fibra de vidrio. Telas metlicas. Telas de nylon. Tela dacrn. Otros tejidos sintticos.

6.4.2. TEORA BSICA DE LA FILTRACIN.

Para poder dimensionar y seleccionar un filtro para desaguado de concentrados debemos considerar los siguientes criterios tericos bsicos, a saber:

Resistencias en la filtracin. Cada de presin a travs del queque o torta. Interpretacin de los datos de filtracin. Resistencia especfica del queque. Filtracin continua a presin constante.

Resistencias en la filtracin.

En cualquier operacin de filtracin se puede observar que el filtrado pasa a travs de tres clases de resistencias en serie, las cuales producen en conjunto la cada total de presin. Estas son:

Resistencia en los conductos que llevan la pulpa a la cara de la torta del filtro y que conducen al filtrado hacia fuera del medio filtrante.

Resistencia de la torta. Resistencia asociada con el medio filtrante.

Sin embargo, para un sistema bien diseado slo son significativas las dos ltimas, en tal sentido, consideremos que:

La resistencia total que ocurre en el medio filtrante, incluyendo las partculas incrustadas representa la resistencia media y requiere de una presin Pm para vencerla, y

La resistencia ofrecida por todo el slido no asociado con el medio filtrante es la resistencia de la torta y requiere de la presin.Pc.

Cada de presin a travs del queque.

El la figura 6.46 se muestra la seccin transversal de un queque de filtracin y un medio filtrante a un tiempo t segundos desde el inicio del flujo del filtrado. En dicho momento, el espesor de la torta

mide c m. El rea de la seccin transversal del filtro es A m2 y la velocidad lineal del filtrado en la

direccin c es v m/s, basada en el rea de filtracin A m2.


41

C

cd

Flujo de pulpa de

conccentrado Queque

filtrado

Medio filtrante

Filtrado

Fig. 6.46. Esquema de la seccin de un queque filtrado.

Aunque el paso de un filtrado por un queque puede tratarse como un flujo a travs de un lecho empacado, sin embargo, vemos que la mayora de casos prcticos el flujo es laminar, en consecuencia puede adaptarse a la ecuacin de Carman-Kozeny en la forma

23

21150

vs

s

c d

vPc

(6.25)

Donde:

Pc = Cada de presin en el queque.

c = Espesor del queque.

= Porosidad, fraccin del volumen total no ocupado por slidos.

= Viscosidad. vs = Velocidad superficial dvs = Dimetro (nominal) de la superficie especfica.

Como podemos ver, esta ecuacin relaciona la cada de presin en la torta Pc con la porosidad y el espesor de la misma y con el dimetro de la partcula, pero para permitir la introduccin de parmetros medibles de la filtracin se la modifica, teniendo en cuenta que:

o

vsS

V

Sd

66

(6.26)

Donde:

S = rea superficial de la partcula.

V = Volumen de la partcula. So = Superficie especfica.

Por otro lado, expresamos el espesor de la torta o queque c en funcin de la masa del queque seco Mc. Esto es:

ccs AMc )1( (6.27)

Donde:

Ac = rea del queque filtrado.

s = Densidad del slido.


42

Ahora, combinando las ecs. 6.25, 6.26 y 6.27 obtenemos:

3

2 )1(17,4

sc

os

A

McSvPc

o

c

sA

McvPc

(6.28)

donde es la resistencia especfica del queque, definida como:

3

2)1(17,4

s

oS (6.28 a)

La cada de presin Pf de filtracin debe vencer tambin la resistencia del medio filtrante, la cual est en serie con la resistencia del queque y como la ecuacin 6.28 est en la forma conocida de una fuerza motriz proporcional a una resistencia multiplicada por un rgimen de flujo, la resistencia media

m puede incluir en esta ecuacin para dar:

m

c

smcfA

McvPPP

(6.29)

En la filtracin generalmente es ms conveniente tener la velocidad superficial vs y la masa total del queque Mc expresadas en funcin Vf, el volumen total de filtrado recolectado. As:

dt

dV

Av

f

c

s

1 (6.30)

Puede utilizarse un balance de masa para correlacionar Mc y Vf. Si se diluye la pulpa alimentada

cfCVMc (6.31)

donde: Cc = Es la masa de slidos depositada como queque por unidad de volumen de filtrado

colectado. Pero como en realidad se retiene algo de filtrado en los poros del queque, el volumen de filtrado ser menor que el lquido que hay en la pulpa alimentada. Esto indica que Cc sea mayor que la concentracin de slidos por unidad de volumen del lquido en la pulpa alimentada CI. Por lo tanto, de un riguroso balance de masa se obtiene la correccin:

l

Iw

Ic

C

Mc

M

CC

11

(6.32)

Si Mc

MMo w

Se tendr:

I

Ilc

CMo

CC

)1(1

(6.32 a)

donde:

Mw = Masa del queque hmedo, incluyendo el lquido de los poros.


43

l = Densidad del filtrado. Si combinamos la ecuaciones 6.29, 6.30 y 6.31 se obtiene:

m

c

fc

c

f

fA

VC

Ax

dt

dVP

(6.33)

o bien

)(2

VeVA

Cx

dt

dVP f

c

cf

f

(6.34)

donde:

Ve = Es el volumen de filtrado para formar una cantidad de queque ficticio, cuya resistencia es igual a la del medio filtrante y la de la tubera que corre entre los puntos de control de presin.

Interpretacin de los datos de filtracin. Como podemos ver, la ecuacin 6.34 proporciona la base para interpretar la filtracin, ya sea a presin constante, a flujo constante o en operacin continua, pero para utilizarla se requiere conocer

y Ve las cuales pueden ser evaluadas a partir de datos experimentales, sobre todo cuando tiende a variar durante el ciclo de filtracin. Reordenando la ecuacin 6.34 nos da

effc

c

f

VVPA

C

dV

dt

2

(6.35)

De modo que si se sujeta la pulpa en cuestin a una prueba de filtracin a presin constante, la grfica del recproco del rgimen de filtracin contra el volumen de filtrado tendr una pendiente de

Cc/ fc PA 2

y una ordenada al origen de:

mVePA

CVe

fc

c

2

(6.36)

permitiendo as la determinacin de y Ve. Esto se puede ver en la figura 6.47.

Volumen de fil trado recolectado

R

gim

en

de

filt

raci

n

Fig. 6.47. Representacin grfica de datos de filtracin.


44

Resistencia especfica de la torta.

Segn la ecuacin 6.28 a, observamos que la resistencia especfica est en funcin de , So y de

la presin, pues esta puede afectar a . Entonces la variacin de con respecto a Pf puede determinarse por medio de experimentos a presin constante, con diferentes cadas de presin. Hay una serie de ecuaciones empricas, pero la ms utilizada es:

nfo P (6.37) donde

o = Una constante emprica. n = Una constante emprica, llamada coeficiente de compresibilidad.

n = 0, para queques incompresibles. n = 0,2 a 0,8 para queques compresibles.

En la figura 6.48 se muestra un grafico resultante de datos experimentales de filtracin para la determinacin del coeficiente de compresibilidad.

50

40

30

20

10

m = n

Presin de filtracin (- Pf

Pe

nd

ien

te x

Pf

Fig.6.48. Determinacin del coeficiente de compresibilidad.

FILTRACIN CONTINUA A PRESIN CONSTANTE. Si bien la pulpa alimentada, el filtrado y la torta se mueven a un rgimen uniforme constante en un filtro continuo, las condiciones en cualquier elemento en particular de la superficie del filtro son transitorias debido a que el proceso pasa por la formacin de queque, de secado, de descarga, etc.. Sin embargo, la cada de presin en el filtro durante la formacin del queque puede tratarse como constante, por lo que puede aplicarse la ec. 6.35. Esta ecuacin la podemos escribir en la forma

21 kVkdV

dtf

f

(6.38)

Donde:

fc PA

Cck

21

y

fc PA

VeCck

22

Integrando la ecuacin 6.38 entre los lmites indicados, se obtiene:

fV

ff

t

dVkVkdt0

210

)(

Vf


45

f

fVk

Vkt 2

2

12

(6.39)

Resolviendo esta ecuacin cuadrtica para Vf y dividiendo entre Ac y t se obtiene:

1

22

1

22

2

2

1

2 2

tkAktA

k

tkA

k

tA

V

cccc

f (6.40)

En un filtro continuo, t, es siempre menor que el tiempo total del ciclo tci de manera que:

cicitFt (6.41)

Donde:

Fci = Es la fraccin del ciclo disponible para la formacin de la torta 40% 0,4. Cuando la resistencia del medio es insignificante, la ecuacin 8.40 se reduce a:

tCc

P

tkAtA

V f

cc

f

2212/1

1

(6.42)

El filtro de banda horizontal que se muestra en la figura 6.49.consiste de una cubierta sin fin de drenaje hecha de caucho perforado, que soporta una banda separada hecha de una tela apropiada de filtro. Al principio del viaje horizontal, el lodo fluye por gravedad sobre la banda. La filtracin comienza inmediatamente; esto se debe por un lado a la gravedad y por otro, al vaco que se aplica a las cajas de succin que estn en contacto con el lado inferior de la cubierta de drenaje durante el curso de su viaje. La torta que se forma se desagua y seca por aire succionado a travs de sta y luego se descarga a medida que la banda gira sobre un rodillo de pequeo dimetro. Si es necesario, se le aaden uno o ms lavados.

Fig. 649. Esquema de un filtro de banda horizontal.


46

Fig. 6.50. a) Filtro de banda horizontal Envir-Clear b) Filtro de banda EIMCO.

6.5. SECADO. El secado de los concentrados (o productos en procesos) antes del embarque o transporte es la ultima operacin metalrgica que se realiza en una Planta Concentradora de minerales. El objetivo no es otro que el de reducir los costos de transporte, el cual se logra reduciendo la humedad de la torta de 10 a 15 % de humedad de 5 a 6 %, la cual es la estrictamente necesaria para que no se produzcan polvos en las tolvas de los volquetes o en los vagones de un tren o locomotora.

6.5.1. EQUIPOS DE SECADO. Entre los equipos de secado que se usan en la industria del procesamiento de minerales se encuentran entre otros los siguientes:

Secadores rotatorios. Secadores de lecho fluidizado. Secadores de spray. Secadores de solera fija. Secadores de bandeja rotatoria.

Los secadores rotatorios son los ms utilizados en las industrias de procesamiento de minerales. Consiste en un cilindro rotatorio casi horizontal, a travs del cual pasa el material hacia el extremo de descarga, en contacto con los gases calientes de secado, que puede ser directo o indirecto. Giran con una velocidad de hasta 25 revoluciones por minuto. Los secadores estndar tienen tamaos de hasta 30 m de largo con inclinaciones de hasta 8%. El dimetro suele ser generalmente de un 7 10% de la longitud. Los gases o aire caliente puede alimentarse en configuraciones directas, indirectas o combinadas y en flujo con-corriente o contra-corriente. En la figura 6.51 se muestra un secador rotatorio de calentamiento indirecto. El tiempo de retencin del material a secarse en un secador rotatorio vara de un mnimo de seis minutos para material de secado rpido a aproximadamente 30 minutos para el material de secado lento. Una vieja frmula USBM proporciona una simple va para calcular el tiempo de retencin la cual usa un factor de 1,5 para el efecto elevador, la cual est dada por:

SxDxN

xLxxT

5,177.1 (6.43)

Donde:

T = Tiempo de retencin en minutos.

= El ngulo de reposo del mineral o material. L = Longitud del secador en pies. D = Dimetro interior del secador en pies.

a b


47

S = Pendiente o desnivel en grados. N = Velocidad del casco en r.p.m.

Transportador de faja

Transportador de faja

Extractor

de aireD

escarg

a d

e cicln

Alimento al secador

Fuente

de fuegoMotor de accionamiento

del secador

Fig.6.51. Esquema de un secador rotatorio de calentamiento indirecto.

Fig. 6.52. Secador rotatorio a calor directo en flujo paralelo y contracorriente.

Los secadores de solera consisten de un cilindro vertical que contiene soleras circulares superpuestas. En cada solera hay brazos agitadores conectados a un eje central giratorio, donde los slidos son rastrillados del centro al borde y del borde al centro en las sucesivas soleras para que entren en contacto con los gases calientes. Cada solera tiene aberturas alternas entre el borde y el centro, lo cual permite que el material baje por el secador hasta el fondo, donde se recoge el producto en la solera de descarga.

PROCESAMIENTO DE MINERALES MINERALURGIA III. MSc. Ing. Nat

mineralurgia iii

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