Octubre 2012RELATOR:OSCAR CASTROTALLER TERICO - PRCTICO:SISTEMAS DE CLASIFICACINDISEOYOPERACINDEENHIDROCICLONESATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050GENERALIDADES Apagar el celular o mantenerlo en silencio No fumar en la sala de clases No ingerir alimentos en la sala de clases Mantener una conducta acorde con la actividad REGLAMENTO OTEC1.Respetar horarios de clases de acuerdo al programa: Duracin curso: Horario: Caf maana: Caf tarde:16 horas9:00 a13:00 y 14:00 a 18:0011:00 a 11:2016:00 a 16:202.Al finalizar la jornada, a cada asistente le ser enviadode asistenciaun diploma3.4.Informar con anticipacin al relator cualquier tipo de problemaTodo reclamo o inquietud, se puede realizar a travs del relator, personal del OTEC o va e-mail (atomcapacitaciones @gmail.com).Se solicita indicare-mail.nombre del participante, telfono de contacto yINTRODUCCION ATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050OBJETIVOSLa Clasificaci6n en un c ircuito deMolienda persigueeliminar del circuito, el mineral que ha alcanzado eltamaodeliberaci6n ycon estoaumentarlacapacidad del circuito y reducir la sobremolienda.ELCONCEPTODELALIBERACINEl Material valioso de extraer, generalmente est asociado amaterial que no tiene valor comercial.FRACTURA-LIBERACINElprocesodefracturaalcual es sometido la menaminerala travsdelosexplosivosylosprocesosde chancado y molienda,generanpartculasdedifer entes i n c l u y e proporci6ntamaos n d ou n adetamaosfinosyaliberados,quea losquitancapacidadequipos de reducci6n det a m a o ,molinos.c o m ol o sELPORQUDELACLASIFICACINPor lo anterior se necesita un equipo que separe los finos delosgruesosantes deentrar al molino, as: Se evita la sobr e molienda S e a u m e n t a l acapacidad molinosde los Se reduce en formaimportante los costosd ep r o d u c c i 6 n ,AUMEN TANDO utilidades.l as EVOLUCIONDELOSCLASIFICADORESATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORESDesde el Clasificador de rastras al Hidrocicl6nLos primeros Clasificadores utilizados:Clasificador de espiralClasificador de Rastras Producen un producto grueso con bajo contenido de finos El primero produce ciertos desclasificados gruesos en el rebalse El Clasificador de Rastras empieza a desplazarlo ya que soluciona este problemaEVOLUCIN DE LOSCLASIFICADORESClasificadordeRastrasMovimientoArrastre(gruesos)Rebose(finos)CLASIFICADOR ESPIRAL (1950)APLICACIN INDUSTRIAL HIDROCICLN (1960)EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORESClasificador Espiral:Problema ms comnVariaci6n Cclica de: Tonelaje Tamao de Corte Densidad de la pulpaes lapurgaLos Hidrociclones desplazaroncasi completamentealos clasificadores mecanicos por: Alta Capacidad por unidad de volumen Tamaos de Corte muchos finos Baja inversi6nAPLICACINDE LOS HIDROCICLONESCircuitos cerrados de molienda-clasificaci6nRelavesDeslamado y separaci6n de ultrafinos (caoln, almina, etc.)Dependiendo de la aplicaci6n industrial en la cual sedesempeeelHidrocicl6n,sedebeseleccionarsurelaci6n geomtrica.Tpicamente los hidrociclones pequeos sirven para clasificar material muy fino, a medida que el tamao del producto requerido aumenta, tambin aumentaeldimetro y el ngulo del Hidrocicl6n.CARACTERSTICASDELHIDROCICLONATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLNEs un dispositivo de forma cilindro-c6nicasalidas.conunaentradaydosUtiliza la fuerza centrfuga paraacelerar la tasa de sedimentaci6n de las partculas.El prop6sito comn, es separarpartculas tamao.de acuer do asu Separa las partculas de acuerdoa su tasa relativa de decantaci6n.CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLNVentajas Verstiles en trminos de sus aplicaciones Mecnicamente simples y baratos Pequeos comparados con otros clasificadores Tiempos de residencia cortos Altos esfuerzos de cizalle, pseudoplsticos Alta capacidad por unidad de volumenCARACTERSTICASDEL HIDROCICLNDesventajas De cierta forma un instaladostanto inflexibles una vez Problemas con la Eficiencia de su rendimiento Bajo ndice de nitidez Alto corto circuito de finos Sujetos a problemas de abrasi6nCARACTERSTICAS DELHIDROCICLNRebalsePartes del HidrociclnTubera de rebalseCm ara dealim entacinAlim entacin Inlet: rea de entradaBuscador devrtice Apex: descarga del Cicl6n Vortex: rebalse del Cicl6n Dimetro Cabezal de Entrada Cono intermedio Cono Inferior nguloRevestim ientode gom aSeccin cnicasuperiorRevestim ientode gom aSeccin cnicainferiorRevestim ientode gom aRevestim ientode gom aApexAnillo de ajusteDescargaFUNCIONAMIENTO DEL HIDROCICLNDescarga de finos y aguade la pulpascentrfugas en el cicl6n1. Entrada tangencial depulpa a alta presi6n4. El lquido se mueve hacia3. Los s6lidos en suspensi6n sonel centroenconducidos hacia la pared y haciaun movimiento de v6rticeabajo en una espiral aceleradaDescargruesosga de s6lidos3. Los s6lidos conducidosy hacia arribatangencialta pr2. Rotaci6n genera altade la p s fuerzaTIPOSHIDROCICLONES ATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050TIPOSDEHIDROCICLONESC6nicoFondo PlanoDoble Clasificaci6nPRINCIPIOFfSICODEFUNCIONAMIENTO ATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050TEORAS DE CLASIFICACINCmo Opera el Hidrocicln? El hidrocicl6n bsicamentetransformalaenergalineal,en movimiento en V6rtice. La velocidad del flujo al interior del cicl6n, se integrade tr es componentes: tangencial, axial y radial.Lascualespresentanunperfilcaractersticodependiendode la secci6n del cicl6n.TEORAS DE CLASIFICACINEquilibrio OrbitalLas partculas de un cierto tamao y densidadequilibrio especfico en una posici6n orbitalFuerza Centrifuga (Fc) = Fuerza de Arrastre (Fd)Si Fc > Fd, alta probabilidad de la partcula de descarga del hidrocicl6nforman unsalir por laSi Fd > Fc, alta probabilidad de la partcula de salir por elrebalse del hidrocicl6nTEORAS DE CLASIFICACINEquilibrio OrbitalLafuerzaCentrfugaqueactasobreelhidrocicl6n,aplicada sobre una partcula esfrica de dimetro d, esexpresada por: d (s )Vt 32F =c6 rTEORAS DE CLASIFICACINEquilibrio OrbitalFlujoLaminarLafuerza bajolavadosepuedeexpresar:Fd= 3 d VrEn el equilibrioy cuando el tamao de la partcula esd50, se puede obtener la siguiente expresi6n parad50:el18 V f rd=50( s )VtTEORAS DE CLASIFICACINTeoradelTiempo de Residencia El tiempo de residencia de la partculaen un hidrocicl6n no es suficiente para alcanzar la condici6n del equilibrio. Cuando la partcula con el dimetro d = d50, viajar una distancia radial igual a la mitad del dimetro de la abertura de ladescarga, duranteel hidrocicl6n.t0 Vr d tel tiempo restante en1Di=2TEORAS DE CLASIFICACINTeora de EmpaquetamientoSegnFahlstrom,lalaeficaciade laclasificaci6nesdeterminadaporprobabilidadque laspartculasdescargatienen(pex).deserevacuadasatravsdelaPorlotanto,el tamaodelcorte,esdefinido porlalacapacidaddeldimetrodeladescargaypordistribuci6n de tamao de alimentaci6n.TEORAS DE CLASIFICACINTeora de EmpaquetamientoLa masa y la densidad de la partcula determina laprobabilidad de la partcula para pasar a travs de la descarga (pex).Laspartculas gruesasypesadas tienenmsprobabilidad de salir por el agujero de descarga, encomparaci6nligeras.alaspartculas= f (R )pequeas ymsd50csDondeRseslarecuperaci6ndes6lidosenladescarga.DEFINICIONESCONCEPTUALES ATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050EFICIENCIA DE CLASIFICACINLa Eficiencia de Clasificaci6ns ea c o s t u m b r am e d i rmediante una curva de partici6n o curva de EficienciaReal.La curva de Eficiencia, identifica en funci6n del pesotamao,lafracci6nende partculas que pasan desdela alimentaci6naladescarga,bajocondicionesde operaci6n estacionarias.EFICIENCIA DE CLASIFICACINL as e l e c t i v i d a doclasificaci6n r eal, s on parmetros,que describenc6mo se divide el flujo de laR, rialimentaci6n, por cada tamaodepartcula,enladescarga y el rebalse.Ddi F, fiR =aFfiRa: eficiencia de clasificaci6n real.D, diEFICIENCIA DE CLASIFICACINCuntas Partculas se van a La Descarga?CURVA TROMP, CURVA DE PARTICINOCURVADESELECTIVIDAD1,00,80,60,4d50 corregido0,20,0101001000Tamao de partcula, m10000100000Eficiencia, o/1Eficiencia de clasificacin Eficiencia real Eficiencia corregidaTAMAODECORTE(d50)YBY-PASSDEFINOS(Bp)1,00,80,60,40,20,0101001000Tamao de partcula, m10000100000Eficiencia, o/1Eficiencia de clasificacin Eficiencia real Eficiencia corregidad50 corregidofNDICE DE NITIDEZ (SI)Esunparmetroque entregaunamedidadelainclinaci6n de lacurva de clasificaci6n.d25d75S . I . =S.I.= 1, para una clasificaci6n idealS.I.= 0, cuando no hay clasificaci6n como un partidor de muestras.y el equipoactaCMO SE CONSTRUYE LA CURVA DEDISTRIBUCIN? Procedimiento de MuestreoVARIABLESDEOPERACIONYCONTROLATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050VARIABLESGEOMTRICASATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO Tamao de Corte (d50 corregido, (d50c))-Se utiliza la Teora de Equilibrio orbitalcontra fuerza centrfuga)(fuerza de friccin By-Pass (Bp)-Se utiliza el concepto de la mezcla enbase y del vrtice de aire)movimiento (de la Agudeza de la separaci6n (a)-La constante para un mineral dado y el diseo de un ciclnespecfico (medida experimental) Lynch - Rao Modelos de Eficiencia de Clasificaci6nEFECTO DEVARIABLESDE OPERACIN Y DISEOCmoCorte?AfectaelDimetrodelVortexalTamaodeVortex ms GrandeVortex ms PequeoEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOCmo Afecta el DimetrodelApexalTamaodeCorte?E ld i m e t r od e la p e xcontrola la partici6n de flujohacia el underflow, es decir cunto flujo del que ingresa por la alimentaci6n se va ala descarga del hidrocicl6n.Un apex ms pequeo enviar menos flujo de pulpaal underflow y por ende ms partculas de la alimentaci6ns ei r na l r e b a l s e ,aumentando el tamao decorte.EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOCmo Afecta el Dimetro del Hidrocicln al TamaoCorte?de El tamao del hidr ocicl6n n o r m a l m e n t eproporcional al tamao de corte. Es as como un hidrocicl6n grande generar tamao de corte mayor.e sun Esto es vlido para ciclones geomtricamentesimilares a las mismas condiciones de operaci6n Segn Rirtema (teora del equilibrio orbital)d50 ( s ) L P218 Vz Dc = Q Vt DiEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOCmod50c?seAfectaelreadeEntradaalTamaodeCorteMenor CaudalMayor CaudalSe considera la teora de equilibrio orbitalEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOCmo se Afecta el ngulo de Cono Tamao de Corted50c? Un ngulo de cono ms cerrado genera un tamaode corte ms reducido, Esto habitualmente se puede explicar con el hechoqueelhidrocicl6nsealarga,incrementndoseeltiempo de residencia.VARIABLESOPERACIONALESATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050EFECTO DE VARIABLES DEOPERACINYDISEOAumentoPaulatinoenla PresinA p EFECTO DE VARIABLES DE OPERACINYDISEOEfecto de la Presin en la Descarga La presi6n es inversamenteproporcionalalcaudal enladescarga del cicl6n.Es decir,al tener una baja presi6n todoel caudal se reportar al pex.A medida que se aumenta lapresi6n,elcaudal reportadoen la descarga del cicl6n, irendescenso,puesto quelapulpa se comenzar a reportaren el rebalse del cicl6n.EFECTO DE VARIABLES DEOPERACINYDISEOEfectodelPorcentajedeSlidos4003503002502001501005000510152025303540% S6lido en volmend50cEFECTODE VARIABLES DEOPERACINYDISEOEfecto delaDensidaddeSlidos18016014012010080601,72,22,73,23,74,2Densidad del s6lido g/ccd50cEFECTO DE VARIABLES DEOPERACINY DISEOEfectodel Diseodel readeEntrada1508020451506060R751508020317915015045EG2 65150EGl R8326R81R943560355560263EFECTO DE VARIABLES DEOPERACINYDISEOEfecto delDiseo del readeEntradaDr = 2 1/2Dd/Dr = 0.630252015105024579101215Presi6n psiPorcentaje %ANLISISDE CASOSATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050EFECTO DE VARIABLES DE OPERACINYDISEOEfecto de las Variables de DiseoPara incrementar la capacidad:Aumente el dimetro del Hidrocicl6nAumente el dimetro del InletAumente el dimetro del VortexAumente el largo del hidrocicl6n:Aumente el largo del cilindroDisminuya el ngulo del conoDisminuya el largo del VortexPara reducir el tamao de corte:Disminuya el dimetro del Hidrocicl6nDisminuya el dimetro del InletDisminuya el dimetro del VortexAumente el largo del hidrocicl6n:Aumente el largo del cilindroDisminuya el ngulo del conoDisminuya el largo del VortexEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOEfecto de las Variables de OperacinEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOEfectodelPatrndeDescargadelHidrociclnenlaEficiencia de ClasificacinA.DescargadeSemi-Roping o tendiente alAcordonamientoDescarga de Spray oParaguasDescarga en Roping oAcordonamientoB.C.Eficiencia de Clasificaci6n B A c Tamao de par1cula EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOCmo se Afecta el By-Pass de Finos?FECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEcarga Correcta del HidrociclnE ODesEFECTO DE VARIABLES DE OPERACINYDISEOPatronesdeDescargadelHidrocicln Descargade Spray oParaguas Descarga de semi- Roping o semi acordonamiento Descarga en roping o acordonamientoEFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEOEfectos de Roping Hidrocicl6ndetenciones.bloqueado,prdidas debidoa Partculagruesasnoclasificadasenenellaoverflow,disminuci6nflotaci6n.delarecuperaci6netapade Operaci6n inestable.FUNCIONAMIENTO EN UN CIRCUITODEMOLIENDA-CLASIFICACIONATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050QUE NOS DICE EL LABORATORIOVariacin de la Velocidad de Fractura con el Nivel deLlenado del Molino y la Densidad de PulpaCIRCUITO CERRADO DIRECTO0 OverflowAlim. hidrocicl6nU UnderflowAgua AF AM D Alim. MolinoAlim.FrescaCarga Circulante = AM/AF 1= (U+O)/O 1= U/OCIRCUITOCERRADOINVERSO0OverflowAlim. hidrocicl6nAlim.FrescaAFUUnderflowAMDAlim. MolinoCarga Circulante= AM/AF 1= AM/AF 1= U/O 1AguaMEFECTODELBY-PASSENLACAPACIDAD90By pass (%)60300400l002003000500600CirculaJng Load (%)Capacity (t/h)By p02040EFECTODELNDICEDENITIDEZENLA CAPACIDAD90de NiJdez ()60300400l002003000500600Carga Circulante (%)Capacidad (t/h)Indicede NiJdeRESULTADOSDESU APLICACINCABILDOENPLANTA,120.00100.0080.0060.0040.0020.000.001.0010.00100.001000.00Tamao [micrones]% a la descargaConvencionalRecyClone1Recyclone2ANLISIS DE RESULTADOS CIRCUITO REALHidrociclones ReCyCloneConvencionalesCapacidad (TMS/H)28.031.5Carga Circulante, %450320Granulometra Overflow%-70#%-200%906191.560Potencia Molino, KW350350Consumo Especfico EnergaKWH/T12.511.1ASPECTOS DE MANTENCINASPECTOS DE MANTENCINASPECTOSDEMANTENCINTapado con bolaDesprendimientoConos intermediosResaltoPositivoASPECTOS DE MANTENCINMODELACIONATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES Modelo de Lynch y Rao Lynch y Rao, desarrollaron un conjunto de 4ecuacionesindustriales.empricas, vlidasparaciclonesElmodeloaplica bajocondicionesnormales de operaci6n, segn las cuales el dimetrodelVortexesconsiderablementemayorque eldimetro del pex. Capacidad VolumtricaCaudal = A (P)A1 ((100 %Sol alm)A3)A20vortexpeso Distribuci6n del AguaTPH (under)agua= B0 + B1 (TPHagua )+(apex )almB2d50corregidoLn () = C0 + C1rebalsed50c+ C2 C3 P + TPHaguavortexapexMTODO DE DIMENSIONAMIENTO Modelo Gutirrez Modificado Este mtodo incorpora modificaciones al mtodo deKrebs. Est basado en curvas y tablas empricas.En primer lugar, se determina el tamao de corte, d95,quesedefinecomoel tamao en micrones,de5%deseparaci6n del cicl6n, que garantiza un mximo deen dicha malla de corte, en el producto de rebalse ciclones.MTODO DE DIMENSIONAMIENTO Modelo Gutirrez ModificadoDepende,entreotrasdeldimetrodelasecci6ncilndrica del cicl6n, y factores correctores para: la densidad de s6lido alimentado al cicl6n, el porcentaje de s6lidos en volumen alimentado al cicl6n, la presi6n, la densidad real del s6lido y la densidad de la pulpa.0.467d95= 16.098 f1 f2f3 DcMODELO DE DIMENSIONAMIENTO1, 43 53 f = 5310, 28f2 = 3,27P0,5 1,65 f3 = slMTODO DE DIMENSIONAMIENTO Modelo Gutirrez ModificadoEnsegundolugar,se determina lacapacidadvolumtrica,esdecirelcaudaldepulpaquealimenta el cicl6n.Estedependedeldimetro interno delcicl6n,yfactores correctores para la presi6n y elvolumen alimentado al cicl6n.s6lido en2.047Q = 0.408 f4f5 Dc0, 475 p f=410 (1, 28 )f5 = 1 + 0,004461* %SolidsPROGRAMA PARA ELDIMENSIONAMIENTO Datos de Entrada: Densidad del s6lido Tamao de corte (d95) Caudal de Alimentaci6nal cicl6n Se calcula el factor para la densidad real de s6lidoalimentada al cicl6n, variando el dimetro del cicl6n y la presi6n. Para cada dimetro de alimentaci6n y presi6n, secalculanlos factorescorrectoresparalapresi6ndeelalimentaci6ndependientedeleltamaodimetrodecorte,s6lidoenvolumen(%),delcicl6niterativamente.PROGRAMA PARA EL DIMENSIONAMIENTO Se calculan los factores correctores para la presi6n dealimentaci6n volumtrica,dependiente de la capacidad elfactorcorrectordelapresi6ndependiente de la capacidad volumtrica, se calculael caudal unitario y por ltimo se determina el nmero de ciclones requerido.FENOMENODEROPINGATOM CAPACITACIONES E-mail: atomcapacitaciones@gmail.com Fono (56) 02 848 8050TCNICA DEMEDICIN Y PROCESAMIENTODATOSDECmara de VideovortexImagen ncleo aireNcleo de airedescargapresi6ndcono aireAguaPulpaIMAGEN DE CONO DE AIREIMAGEN DE CONO DE AIRERELACIN DIMETRO CONO DE AIRE Y PRESIN16Air core diameter (cm)Air core diameter v/s Pressure(D=20"- Do=7.7"- Water -Pilot Plant)141210864 Du=4.5" Du=4.25" Du=4" Du=5200 2 4 6 8 10 12 14 16Pressure (psi)DIMETROCONODEAIREYTIPODEDESCARGA0.90.890.880.870.860.850.840.830.820.810.80.790.780.770.760.75srsrsrsrsrsrsrsrsrsrsrsrsrssrsrssssssSp rayss02468101214Pr esin(psi)dna/durRope r rr r r r r r r srsr sr r sr sr sr srSemi-ro pe s sr sr srs s sr s s srs ss s sss s