Separación de sólidos Manejo de sólidos y líquidos
Separación Separ ación de sólidos 1. Cribado y tamizado (Tamaño) 2. Clasificación (Rapidez asentamiento) 3. Separación en medio denso (gravimétrica en medio denso) 4. Concentración gravimétrica (Densida (Densidad) d) 5. Separación magnética (Susceptibilidad ( Susceptibilidad magnética) 6. Flotación (Densidad sol+gas) 7. Separación electrostática (carga electrostática)
1. Cribado y tamizado 1.1. Introducción
Separación basada en tamaño de partículas, mediante mediante una superficie perforada perforada uniformemente.
Partículas mas grandes grandes que las aberturas de la superficie superficie son retenidas retenidas (sobre-tamaño), mientras que las mas pequeñas son pasan (sub-tamaño).
Cribado es un proceso continuo para escala
industrial.
Tamizado es un proceso intermitente intermitente que
se aplica para pruebas de laboratorio.
En ambos procesos es poco poco probable probable obtener obtener una separación completa completa
1. Cribado y tamizado 1.2. Tamizado a nivel de laboratorio
Especific Especi ficació ación n de tamaño tamaño de partícula partícula de acu acuerd erdo o al promedio promedio de la abertura abertura que pas pasaa y retiene un material.
También es usado usado para para determinar determinar eficie eficiencia ncia de de equipos equipos de cribado y análisis análisis de equip equipos os de trituración y molienda.
La mayoría de de tamices tamices de laboratorio laboratorio son son mallas de alambre tejidas con aberturas cuadradas.
Cada tela tela se mont montaa en un un armazón armazón cilíndrico que cilíndrico que permite ensamblarse con otros tamices en serie desde los tamaños mas grandes (parte superior) hasta los más finos (parte (par te inferior).
Una tapa en la parte superior y un colector en el fondo completan el sistema. sistema.
1. Cribado y tamizado 1.2. Tamizado a nivel de laboratorio
El tamaño de la partícula partícula se obtiene obtiene de la media aritmética aritmética de las aberturas aberturas de los dos tamices tamices que limitan la fracción. Para partículas irregulares (casi todos los casos) este tamaño es nominal.
Existen diferentes diferentes series series de tamices para el tamizado de laboratorio que difieren por el tamaño tamaño de las aberturas y el calibre de los alambres.
La designación de los tamices tamices depende de la malla o número de aberturas aberturas por pulgada lineal del tejido, siendo mas importante el tamaño de la abertura.
Las principales series son: Serie
US: Relación de 2 Serie Internacional: Relación de
Serie Tyler: Tyler: Relación de 2 Serie Británica: variable
2
1. Cribado y tamizado 1.2. Tamizado a nivel de laboratorio
Es ne nece cesar sario io re reali aliza zarr sa sacud cudid idas as a lo loss ta tamic mices es con con el fin de trans transmi miti tirr el mov movim imie ient nto o a la lass partícu part ículas las par paraa ex expon ponerl erlas as re repet petida idamen mente te en las abertur aberturas as y minimiz minimizaa la obs obstruc trucción ción por partículas grandes.
Debido Debi do a la at atra racci cción ón el elect ectro rost stát átic icaa o te tens nsió ión n su supe perfi rfici cial al po porr ca cant ntid idad ades es de hu hume medad dad las partículas se adhieren entre si, disminuyendo la eficiencia del proceso. Se aconseja realizar primero un Tamizado húmedo utilizando el agua que sea necesaria. Las fracciones obtenidas secan y se tamizan de nuevo.
Otra factor factor muy importante en este proceso es el tiempo de operación. Existen ecuaciones para un estimativo de este tiempo.
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado
Generalmente Generalmen te se usan para tamaños tamaños de partícula mayore mayoress a 0.2 mm pues a tamaños menores menores no es eficiente el proceso típico. Con procesos modernos (superficies de cribado curvas) hasta 50 µm.
Tipos de cribas
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado
La superficie de una criba es el medio que contiene las aberturas para el paso del material. Debe ser suficientemente fuerte para soportar el peso del material y suficientemente flexible para ceder las fuerzas vibratorias aplicadas. Los tipos de superficie son: Placa • • • • •
perforada Más fuerte y rígida Más duradera Separaciones gruesas Carga grande Diversos materiales
Tela o malla Amplia gama aberturas Alamb Alambre re redo redond ndo o o de sección cuadrada Trabajo liviano livian o Cuidad Cuidado o import important antee en bordes
Barras
•
•
•
•
• •
A su vez, vez, cada superficie superficie se subdivide subdivide de acuerdo acuerdo a su configuración
perfiladas Superficie superior lisa Poco taponamiento taponami ento
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado
Superficie de cribas
Redondas escalonadas
Hexagonales escalonadas
De placa Cuadradas alineadas
Cuadradas escalonadas
De ranura escalonada 1
De ranura escalonada 2
De ranuras alineadas
De patín
Inclinada
Barras sueltas
De barra perfilada Redonda
Triangular
Iso
De parrilla
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado
Superficie de cribas
Parte superior pl plana
De malla: malla: con dobleces ondulados Doble ondulación
Ondulación alterna
Doble corrugado
De malla: Aberturas Cuadrados
Rectangulares
Tercer abertura alargada
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado Para evaluar el rendimiento de las cribas es necesario hablar de capacidad y eficiencia.
Capacidad: cantidad de material que alimenta alimenta la criba por unidad de área y tiempo.
Eficiencia: relación entre la cantidad cantidad real separada y la que se separa en proceso perfecto. Rendimiento Rendimient o de las cribas con material deseado deseado en sub-tamaño:
/ =
% ó ñ ó ñ ó ()
Rendimiento Rendimient o de las cribas con material deseado deseado en sobre-tamaño:
/ =
% ñ ó () ó ó ñ
1. Cribado y tamizado 1.3. Cribado
Factores Factor es que afectan el cribado: Factores del material
Factores de la máquina
Densidad global
Superficie de la criba
Forma de la curva de distribución de tamaños
Vibración
Forma de las partículas
Ángulo de inclinación
Humedad de la superficie
Método de alimentación de la criba
2. Clasificación 2.1. Introducción
La clas clasifi ificaci cación ón es el método método de separació separación n seg según ún la ra rapid pidez ez de ase asent ntamie amient nto o en un flu fluido ido (principalmente agua).
Los clasificadores producen producen dos productos, productos, uno de ellos contiene las partículas partículas de asentamiento asentamiento más rápi rápido do (llamad (llamadas as arenas, productos de descarga inferior o o sobre-tamaño) con poca agua; la otra corriente (denominada derrame o lamas) contiene las partículas de asentamiento más lento y el agua restante.
Este proceso se usa usa típicamente típicamente para: Separación
fina entre gruesas o finas. Concentración de pesadas.
Dividir distribución de tamaños para amplias fracciones. Controlar molienda.
Restri Rest ringi ngirr dist distri ribu buci ción ón de propiedades.
2. Clasificación 2.2. Equipo
Los cl Los clas asif ific icad ador ores es se ca cara ract cter eriz izan an po porr el mé méto todo do de de desc scar arga ga de dell pr prod oduc ucto to ar aren enos oso o y el movimiento relativo agua/partícula.
Clasificadores mecánicos: uso de medios mecánicos para retirar retirar producto arenoso.
Clasificadores
no mecánicos: descarga de arenas ayudada por fuerzas gravitacionales o
centrifugas.
Clasificadores
de sedimentación: el asentamiento de las arenas se lleva a cabo en un cuerpo de agua fuera de la corriente de alimentación.
Clasif Clas ifica icado dore ress hi hidr dráu áulilico coss (l (lech echo o fl flui uidi diza zado do): ): la pa partí rtícul culaa se as asie ient ntaa co cont ntra ra co corri rrien ente te ascendente de agua.
Existen gran variedad variedad de equipos, donde el más aceptado aceptado es el hidrociclón.
2. Clasificación 2.3. Rendimiento del clasificador
El rendimiento rendimiento se especifica especifica definiendo la capacidad y el tamaño de separación. separación.
Los equipos cuentan cuentan con curvas de rendimiento de fracción de partículas que van a la descarga descarga en función del tamaño de dichas partículas.
1.0
a g r a c s e d a l a a 0.5 s a m n ó i c c a r F
0.0
Real Corregida Tamaño de partícula
Tamaño de partícula
Reducida d/d50
2. Clasificación 2.4. Clasificadores Clasificadores hidrociclónicos hidrociclónicos Derrame
Alimento
Descarga inferior (Arenas)
2. Clasificación 2.4. Clasificadores Clasificadores hidrociclónicos hidrociclónicos
Existe amplia gama de información empírica para la descripción de los hidrociclones.
Para defini Para definirr los los patrones de flujo dentro del equipo se puede utilizar el numero de Reynolds, flujo general, velocidad vertical, radias y tangencial del líquido. El
numero Re es difícil definir y existen dos: Re p (de partícula) Y Rec (del ciclón). El caso de la partícula se ha encontrado un asentamiento laminar, mientras que el régimen del ciclón es turbulento.
El
flujo general hace referencia al espiral formado dentro del ciclón, debido a la alimentación tangencial.
Las ve Las velo loci cidad dades es so son n im impo port rtan ante tess po porq rque ue de depe pend ndee de la lass mag magni nitu tude dess al alca canz nzada adas, s, un unaa partícula puede ser llevada al derrame o a la descarga inferior inferior
2. Clasificación 2.4. Clasificadores Clasificadores hidrociclónicos hidrociclónicos
Corre Cor relac lacion iones es del hid hidro rocic ciclón lón
Es necesario analizar las variables involucradas involucradas en el proceso: Variables • • • • •
de diseño Diámetro del ciclón (Dc) Angulo de cono (θ) Localizador del vórtice (D(-)) Diámetro de alimentación (DI) Diámetro del ápice (D(+))
Variables de operación Caída de presión (ΔP) Concentración de sólidos (R) Tamaño, forma forma y densidad de los sólidos Densidad y viscosidad del fluido Flujo volumétrico entrada (IV)
• • • • •
2. Clasificación 2.4. Clasificadores Clasificadores hidrociclónicos hidrociclónicos
Corre Cor relac lacion iones es del hid hidro rocic ciclón lón
Correlaciones para d50 18 · ·
⁄
3 × 1 0
−
. −
.
3 0.38 0.38
.
1−ℛ
−
Correlaciones para para la caída de presión presión ∆/ /2
=
=
−1
1.3 × 10
. .ℱ,
. . . −
Correlaciones para para la división de corriente ℱ, = 34.3
.
.
−
. .ℱ ,
/ ∆.
.
.
tan
2
⁄
2. Clasificación 2.4. Clasificadores Clasificadores hidrociclónicos hidrociclónicos
Mérit Mé ritos os re rela lativ tivos os de dell hid hidro rocic ciclón lón Ventajas • • • • •
Sencillo: carencia de partes móviles Tamaño reducido Bajo costo Tiempos de residencia cortos Puede Puede ser usado usado en suspen suspensio siones nes de alta viscosidad.
Desventajas • • • •
•
•
Falta de precisión de separación Cantidad de material que no se clasifica Material deseado en derrama y viceversa Tamaño amaño míni mínimo mo de partí partícu cula la de 2µm (a menores es MUY ineficiente) Rendimiento continuo requiere de alimentación continua Problemas de erosión.
3. Concentración gravimétrica 3.1. Introducción
La concentración por gravedad gravedad es el el proceso típicamente mas usado en la industria. Aunque no es muy preciso en cuanto a tamaños de partículas, es de muy bajo costo.
El mé méttod odo o se val alee de la lass di differ eren enci cias as de de dens nsid idad ad de la lass pa part rtíc ícul ulas as pa parra llllev evar ar a ca cabo bo la separación.
Es necesario de un fluido para lograr lograr la separación, siendo el agua el mas utilizado.
Al proceso es necesario necesario imprimirle separación separación entre entre partículas para lograr lograr una acomod acomodación ación dependiendo de las propiedades del materias, principalmente por oscilaciones, sacudidas o el mismo flujo de la mezcla.
3. Concentración gravimétrica 3.2. Equipo a aplicaciones aplicaciones
Equipos gravimetría
Tipo
Principio
Usos
Aplicaciones
De impulso
Tamiz arriba y abajo logra separación por capas
Más usado para limpieza de carbón
Adecuadas para tamaños de part. Grandes (0.5-200µm)
De superficie de sacudimiento
Mesa sacudidora. Las sacudidas logran la separación
Para materiales pesados
Tamaños mas finos (0-75µm) pero baja capacidad
De película
Mezcla fluye en descenso y se separa
Concentrar arenas y concentrador primario
Partículas semi-finas
3. Concentración gravimétrica 3.3. Rendimiento
Cada equipo posee posee un curva de rendimiento rendimiento.. También También depende depende del tamaño de la partícu partícula la a analizar.
La te teor oría ía es estta ba basa sada da en pr proc oces esos os de ca carb rbón ón,, pu pues estto qu quee es esta ta se sepa parrac ació ión n no se da co con n partículas más pesadas.
El hecho de que la eficiencia eficiencia del proceso proceso dependa dependa del tamaño de la partícula, partícula, indica indica que este tipo de separación no aplica para separación fina, es decir de tamaños muy parecidos.
4. Separación en medio denso 4.1. Introducción
Se usa en la concentración de diferen diferentes tes minerales (ej. (ej. Depuración del del carbón mineral). mineral).
Aplicación restringida a minerales minerales en los que la ganga ganga se libera libera a valores altos de tamaño. tamaño.
Proceso Proces o rel relacio acionad nado o con la con concen centr tració ación n por graveda gravedad, d, que se bas basan an en la dif difere erenci nciaa de densidad de los minerales, pero en este caso es en un medio denso (solución salina o suspensión de sólidos).
Este proceso se conoce también como separación separación en medio pesado pesado y separación por flotaciónflotaciónhundimiento.
4. Separación en medio denso 4.2. Equipo y aplicaciones aplicaciones
La idea final del proceso es obtener obtener dos productos: productos: el flotado (minerales de densidad baja) y el sumergido o deprimido (minerales de densidad alta).
A veces veces se obtiene un producto producto intermedio.
De acuerdo acuerdo al ali alimen mento to se pue pueden den diseñar diseñar equipos equipos de gra graveda vedad d o de baño est estátic ático o para alimentación gruesa y separadores centrífug centrífugos os para alimentaciones más finas.
El medio de separación depende de la densidad deseada. Lo mas común es la suspensión de magnetita fina (1250-2200 kg/m 3), ferrosilicato fino (2900-3400 kg/m3), o su mezcla (2200-3400 kg/m3).
Estos componentes componentes son físicamente estables, estables, químicamente inertes, fácilmente fácilmente separables de los productos, fácilmente recuperables y forman fluidos de baja viscosidad.
4. Separación en medio denso 4.2. Equipo y aplicaciones aplicaciones
Uno de los equip equipos os más usados usados son son los separadores de gravedad en medio denso , donde el alimento y el medio se llevan a un tanque. El material que flota se derrama o se recoge, mientras que el material que se hunde o deprime desciende al fondo para luego ser extraído.
Los separad separadores ores cen centrífu trífugos gos en med medio io den denso so (usados para partículas más finas) imprimen fuerza para lograr la separación. Su diseño es similar a los hidrociclones.
También se ha estudiado la fluidización neumática neumática donde se han logrado separaciones separaciones siempre y cuando la densidad efectiva del lecho esté comprendida entre las de los dos componentes flotable y deprimible.
4. Separación en medio denso 4.3. Control Control y recuperación recuperación del medio
Dos variables variables que comúnment comúnmentee se controlan controlan en este proceso proceso son la densi densidad dad y la consi consiste stencia ncia del medio.
La densidad se puede controlar controlar hasta +5 Kg/m3, lo suficiente suficiente para densidades densidades de minerales cercanas, mientras que la consistencia se mide según el asentamiento de las partículas que componen el medio.
Para la recuperación recuperación eficiente y su posterior reciclado reciclado se recomienda: recomienda:
Cribar y lavar lavar la alimentación para para eliminar finas
Cribar los dos productos productos en dos etapas: la primera para recuperar recuperar el medio sin dilución y la segunda con agua agregada por aspersión para lavar las partículas del medio adheridas a los productos.
El medio diluido se concentra concentra posteriormente posteriormente por concentración concentración magnética.
5. Separación magnética 5.1. Introducción
La susceptibilidad magnética es la propiedad que determina la respuesta de un material a un campo magnético.
Paramagnéticos: Paramagnétic os: atraídos atraídos por campo magnéticos
Diamagnéticos: repelidos por campo magnéticos magnéticos
Los materiales materiales vigorosamente vigorosamente paramagnéticos se les conoce como ferromagnéticos.
Principalmente en la concentración concentración de minerales de hierro.
Hoy en día se usa en diversos diversos minerales minerales y una gran gran gama de equipos.
5. Separación magnética 5.2. Equipo y aplicaciones aplicaciones
Baja intensidad
Alta intensidad
Usados para materiales ferromagnéticos
Usados para materiales paramagnéticos
Predomina uso de medio húmedo
Predomina medio seco
5. Separación magnética 5.2. Equipo y aplicaciones aplicaciones Padecería de fierro • Se usa para proteger equipos usados en procesamiento procesamiento de minerales • Depuración en seco (separación de gruesos) • Eliminación de ganga para obtener magnetita
Separadores de baja intensidad • Los equipos mas comunes son en medio húmedo • Tambores rotativas que usan electroimanes o imanes permanentes para atraer partículas.
Separadores de alta intensidad • La separación húmeda se suele usar una matriz ferromagnética donde se recolectan recolectan las partículas. • En seco se usan separadores inducidos para generar el campo magnético
Floculación magnética • Para partículas ferromagnéticas ferromagnéticas finas mediante imanes permanentes • Usada para concentración de magnetita y depuración de aguas de desecho (acero)
5. Separación magnética 5.3. Principios y mecanismos de la separación magnética
Separación física física de partículas basada en la competencia competencia entre:
Fuerzas magnéticas
Fuerzas gravitacionales, gravitacionales, centrífugas, centrífugas, de fricción o de inercia
Fuerzas de atracción o repulsión interpartícula interpartícula
Las fuerzas determinan además el rendimiento del proceso
5. Separación magnética 5.3. Principios y mecanismos de la separación magnética m /400 A , n ó i c a z i t e n g a m e d d a d i 0 s n e t n I
2.0 Paramagnéticos
Ferromagnéticos
Camp Campo o magn magnét étic ico o apli aplica cado do,, A/m
Diamagnéticos 0 Camp Campo o magn magnét étic ico o apli aplica cado do,, A/m
La pendiente de la curva es la susceptibilidad magnética(k)
6. Flotación 6.1. Introducción
Este proceso a evolucionado notablement notablementee desde su aparición.
Es el mét método odo mas uti utiliz lizado ado en la con concen centr tració ación n de minerale mineraless (en casi to todos dos los mat materi eriale aless sulfurosos, materiales metálicos y carbón mineral, entre otros).
Es considerado considerado un proceso proceso relativament relativamentee selectivo. selectivo.
Su mecanismo está basado en la química química interfacial interfacial de las partículas partículas en solución.
6. Flotación 6.2. Equipo de flotación
Básicamente se dividen en dos: mecánicos y neumáticos.
Se pueden utilizar con un único tanque o acomodación de batería. batería.
Para que el proceso Para proceso de flo flotac tación ión tenga tenga éx éxito ito en la sep separa aración ción es nec necesa esario rio analizar analizar la parte química (interacción entre los reactivos y las partículas) y la parte mecánica (relacionando las características de la máquina).
El pr prop opós ósit ito o de lo loss eq equi uipo poss es ha hace cerr qu quee la lass par partí tícu cula lass (l (lle leva vadas das a un es esta tado do hi hidr drof ofób óbico ico mediante el uso de reactivos) se adhieran a las burbujas de aire hasta la superficie donde pueden ser removidas.
6. Flotación 6.3. Factores físicos de la flotación
Temperatura de la pulpa:
Influye sobre la adsorción. Para cada mineral es necesario buscar la temperatura óptima mediante ensayos que verifiquen la mejora de flotación.
Tamaño de los granos de mineral:
Las partículas de tamaños inferiores inferiores a 10mm ofrecen las siguientes desventajas:
Men M enor or re rend ndim imie ient nto o, al di dism smin inui uirr la pr prob obab abililid idad ad de co cont ntac actto, en la pu pulp lpa, a, con favoreciéndose, favoreci éndose, además, la oxidación.
Mayor consumo consumo de reactivos.
Aumenta la mojabilidad del mineral, mineral, al recubrirse de ganga, impidiendo la flotación. flotación.
Las
unaa bu un burb rbuj uja, a,
partículas de mineral menores de 5mm deben flotarse agregando coagulantes (floculantes), que provocan su aglomeración
6. Flotación 6.3. Factores físicos de la flotación
Tamaño de burbuja burbuja:: Deben cumplir con las siguientes condiciones: Para
un volumen determinado de aire, deberá éste encontrarse lo más finamente dividido en la pu pulp lpa. a. De ma mane nerra de au aume ment ntar ar la pr prob obab abililid idad ad de co con nta tact cto o co con n la lass pa part rtíc ícul ulas as minerales.
Las
burbujas cargadas de mineral deberán tener una densidad menor que la pulpa, para poder flotar y formar la espuma.
6. Flotación 6.3. Factores químicos de la flotación
Adsorción química
impo port rtan antte co cono noce cerr la so solu lubi bililida dad d de la lass su susstan anci cias as Solu So lubi bili lida dad d de la lass su sust stan anci cias as: Es im
intervinientes en el proceso por la influencia que ejerce sobre las transformaciones superficiales de los minerales y las modificaciones que, las sales disueltas, pueden producir en los reactivos. pH : El carácter ácido o básico de la pulpa tiene gran importancia pues de él depende el
rendimiento rendimient o de la flotación.
6. Flotación 6.3. Máquinas de Flotación
Cuba o cámara, cámara, recipiente donde se coloca la pulpa pulpa para su tratamien tratamiento to
Hélice, con la la que se provoca la agitación de las pulpa
Entrada de aire, para producir el aireo del mineral a flotar
Espumadera, para para retirar retirar la espuma espuma formada durante la flotación
Entrada, para la pulpa a la cuba cuba
Salida, para el estéril estéril (parte de la pulpa no flotada)
6. Flotación 6.3. Máquinas de Flotación
7. Separación electrostática 7.1. Introducción
Es aplicada como un proceso proceso de concentración concentración sólo a un peque pequeño ño número de minerales, minerales, sin embarg emb argo, o, donde se apl aplica, ica, es alt altame ament ntee ex exito itosa. sa. Es fre frecue cuent ntee com combin binarla arla con sep separ aració ación n gravimétrica y magnética para trat tratar ar minerales.
Los sistemas sistemas de separación separación electrostática electrostática contienen a lo menos cuatro componentes: componentes: 1. Un mecanismo de carga y descarga. 2. Un campo eléctrico externo. 3. Un sistema que regule la trayectoria de las partículas no eléctricas. 4. Un sistema sistema de colección para la alimentación y productos.
7. Separación electrostática 7.2. Mecanismos de la separación electrostática
Tres mecanismos de cargado de partículas son usados en la separación electrostática: electrostática:
Cargado por electrificación por contacto contacto y fricción
Cargado por bombardeo de iones o electrones electrones
Cargado por inducción conductiva conductiva
7. Separación electrostática 7.2. Mecanismos de la separación electrostática
Cargado por bombardeo bombardeo de iones o electrones electrones
es el mecanismo más frecuentemente usado separar partículas de dos especies de materiales dieléctricos.
7. Separación electrostática 7.2. Mecanismos de la separación electrostática
Cargado por inducción conductiv conductiva a
Si una partícula se coloca sobre un conductor conectado a tierra en la presencia de un campo eléctrico, la partícula desa de sarr rrol olla larrá ráp ápid idam amen entte un unaa ca carrga su supe perf rfic icia iall po porr inducción, la partícula conductora tendrá una superficie completamente equipotencial. La partícula no conductora permanecerá polarizada.
Gracias!! Preguntas???
Fin
CRIBAS
Dinámicas
Giratorias
Oscilantes
Circular
Movimiento relativo partícula/criba
Horizontal
Cribadores rotatorios
Reciprocante
Agitadores
Giratoria
Horizontal
Estáticas
Transportadoras
Vertical
Parrilla de rodillos
Vibratoria
Inclinada
De probabilidad
De parrilla
Banda transportadora
Superficie curvada
De probabilidad