SEPARACION SOLIDO LIQUIDO (TEXTO)
PROGRAMA DE CAPACITACION CONTINUA
Separación Sólido - Líquido OPERACIONES DE SEPARACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO La separación sólido-líquido es una parte fundamental en la mayoría de los procesos de tratamiento de minerales. Estos procesos se aplican tanto a plantas concentradoras como a plantas hidrometalúrgicas. En una planta concentradora, los productos del proceso de flotación son: Concentrado final, y Relaves. Estos productos son flujos de pulpa (sólidos + agua) que han de ser tratados (separados) para lograr recuperar agua para el proceso, y obtener un sólido con menor grado de humedad, y según se requiera casi seco. La separación sólido-líquido requiere de operaciones tales como: Espesamiento. Clarificación. Filtrado. Secado. Estas operaciones se realizan en equipos como: Espesadores: Tanques circulares por lo general de gran diámetro y menor altura, en los que tendrá lugar la sedimentación (precipitación) de partículas sólidas por efecto de la gravedad al fondo de dicho tanque. Filtros: Equipos encargados de disminuir aún más el porcentaje de agua contenido en el underflow (descarga) de los espesadores; estos pueden actuar en presión positiva o negativa (al vacío) para complementar la operación de desaguado de la pulpa.
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Separación Sólido - Líquido Este módulo, pretende proporcionar las bases y fundamentos de las operaciones de desaguado, de manera que el personal responsable del área tome decisiones técnicas adecuadas y optimicen dicha operación. OBJETIVOS Proporcionar los fundamentos de las operaciones de espesamiento y filtración como etapas de la separación sólido-líquido. Evaluar variables operativas del proceso y su relación con la eficiencia de desaguado. Identificar los mecanismos y máquinas auxiliares de los sistemas de separación sólidos-líquido. Identificar problemas operativos en la separación sólido-líquido y plantear posibles alternativas de solución.
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Separación Sólido - Líquido INTRODUCCION La separación sólido-líquido es una parte fundamental para los procesos de concentración de minerales y procesos hidrometalúrgicos. En el caso de la concentración, el área de espesamiento, recibe dos productos de flotación, los concentrados y los relaves, por lo general los concentrados son enviados hacia espesadores, luego hacia los filtros y alternativamente hacia secadores, para luego ser empaquetado o dispuesto para su transporte, mientras que los relaves son enviados a espesadores, donde se recupera agua para el proceso, y posteriormente se envían a las tranqueras o presas de relave. En el caso de los procesos hidrometalúrgicos, las soluciones que llegan del proceso de lixiviación deben pasar por una etapa de clarificación (espesadores-clarificadores), para luego ser enviados a procesos posteriores como intercambio iónico, extracción por solventes, etc. En este caso el fin es de recuperar los líquidos o soluciones importantes con el menor grado de sólidos en suspensión que puedan afectar en el proceso. Para la separación sólido – líquido, se emplean dos principios fundamentales de separación: -
Sedimentación. Filtración.
El primer procedimiento emplea tanques espesadores-clasificadores y el segundo, filtros a presión o vacío. Los factores con mayor influencia en una separación sólido-líquido son: a) Concentración de sólidos: En equipos de filtración a mayor concentración mejor y más simple el proceso, y en equipos de sedimentación a menores concentraciones, mayor eficacia y simplicidad. b) Distribución granulométrica: Con granulometrías más finas se hace más difícil el proceso de separación, tanto empleando filtración o sedimentación como principios de operación. c) Relación sólido/líquido y grado de saturación o concentración de la solución: En general es ventajoso obtener soluciones altamente concentradas que presentan ventajas de precipitación posterior, por lo que una disminución del
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Separación Sólido - Líquido volumen total empleado en el proceso de separación puede representar ventajas económicas adicionales. d) Claridad de la solución enriquecida: En la mayoría de los casos se precisa obtener una solución lo más clara posible, aunque esto influye simultáneamente en la calidad del sólido y en la recuperación total de solubles. En general, y salvo contadas excepciones, el proceso de separación sólido-líquido requiere ser efectuado de modo repetitivo, es decir, en varias etapas. En procesamiento de minerales, las operaciones de separación sólido-líquido se clasificar en tres tipos: 1. Operaciones que dependen de la sedimentación libre y acelerada de partículas finas y son:
La clasificación (Clasificador). El espesamiento (Espesador). Depósitos de recuperación de partículas finas (cochas). Deposición de relaves. (relaveras o canchas de relaves).
2. Operaciones que dependen de la presión.
La filtración (Filtro)
3. Operación que depende de la temperatura.
El secado (secador)
Estas operaciones de separación sólido-líquido, tienen la eliminación de agua contenida en los productos finales (concentrados, relaves) o intermedios de una Planta Concentradora.
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Espesamiento de concentrado de Cobre
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Espesamiento de Relaves.
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CAPITULO I SEDIMENTACIÓN En una cierta etapa del proceso ya sea en plantas concentradoras o hidrometalúrgicas, se hace necesario separar el agua de los sólidos contenidos en la pulpa, este momento exacto depende del proceso en sí, por ejemplo, en el caso de las concentradoras, este se puede dar después de la etapa de flotación en los espesadores de concentrado, donde se recupera agua de proceso, y se obtiene un concentrado con mayor densidad, es decir más compacto La sedimentación es la separación de partículas sólidas en suspensión de un líquido, que se realiza por asentamiento gravitacional. Tales operaciones pueden dividirse en espesamiento y clarificación. Aunque se rigen por principios semejantes, estos procesos difieren en que el objetivo primario del espesamiento es incrementar la concentración de sólidos, mientras que la clarificación sirve para separar los sólidos de una corriente relativamente diluida. Las separaciones de clarificación se caracterizan por sedimentación que tiene lugar sin que haya una interfase claramente definida entre el líquido limpio y el sedimento y como consecuencia, la capacidad está limitada por la cantidad de sólidos que puede ser aceptada en el rebalse.
Las operaciones de espesamiento son puramente mecánica que se lleva a cabo en depósitos de gran área superficial y en reposo, donde se almacena la pulpa cuyos sólidos tendrán el tiempo y las condiciones necesarias para sedimentarse, liberando agua clara.
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Separación Sólido - Líquido En los procesos de sedimentación juega un papel importante la relación de dilución, así como el tamaño de la partícula. De manera práctica se observa que al verter una pulpa diluida en un cilindro y dejar asentar se observa lo siguiente: 1.- Las partículas más gruesas son las primeras en llegar al fondo con relativa facilidad y con mayor velocidad que las de menor tamaño. 2.- Enseguida a la sedimentación de las partículas gruesas, sigue la de las lamas llenando los intersticios entre las partículas más gruesas. 3.- Las partículas más finas, las cuales se asientan lentamente, permanecen en suspensión en la parte superior.
En esta representación, se observa una probeta conteniendo una suspensión de concentración (zona B) uniforme (a) en un tiempo= 0. Al cabo de un cierto tiempo pueden observarse algunos cambios (b); en el fondo de la probeta se va formando un lodo concentrado (zona D) con sólidos en contacto continuo; sobre esta zona aparece una capa (zona C) de tamaño y concentración variable, donde los sólidos sedimentan sin contacto
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Separación Sólido - Líquido continuo y otra (B) donde la concentración de sólidos es aproximadamente igual a la inicial de la suspensión; finalmente en la parte superior aparece una zona (A) de líquido claro, libre de sólidos. La separación entre las zonas A y B suele ser bastante nítida si el tamaño de las partículas que forman la suspensión es suficientemente uniforme; la separación entre las zonas C y D es menos definida y en algunos casos resulta difícil o imposible de apreciar, así como la separación de las zonas B y C, cuya separación es siempre inapreciable. A medida que sigue transcurriendo el tiempo, el espesor de las capas varía como se indica en la figura (c). Finalmente llega un momento en que la zona B desaparece (d); a partir de ese instante, el espesor de la zona C va disminuyendo hasta alcanzar un valor límite (e), quedando aparentemente, solo las zonas A y D. En las suspensiones no floculentas, la capa D no disminuye de espesor, una vez que ha desaparecido la capa C, y la concentración es la que le corresponde a un lecho fijo de partículas (porosidad en torno a 0.35). En las suspensiones floculentas, la capa D sigue descendiendo, por la compresión del sedimento al salir el líquido que formaba los anteriores flóculos. Si se coloca una tira de papel milimetrado a lo largo del cilindro donde se efectúa el experimento de sedimentación discontinua y, desde el momento inicial se va anotando la variación de la altura de las superficies de separación entre A y B y C y D, respectivamente, en función del tiempo transcurrido, se obtendría una representación parecida a la siguiente Figura.
Diagrama altura-tiempo para sedimentación discontinua El punto en que se confunden las dos interfases se denomina punto crítico. Como puede observarse en la figura mencionada, a partir del punto crítico, la operación se reduce a
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Separación Sólido - Líquido una "compresión" lenta de la zona D. En esta zona el líquido pasa a través de los canales del lecho de sólidos hacia la zona de líquido claro. La sedimentación por gravedad es la técnica de desaguado más utilizada, en el procesamiento de minerales, por ser un proceso de alta capacidad y relativamente económico. En la industria, la sedimentación de suspensiones acuosas se realiza en equipos llamados espesadores. Tipos de sedimentación Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de las partículas que sedimentan: -
-
Sedimentación libre.- se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido. Sedimentación por zonas.- se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas.
Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentado se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferentes concentraciones de sólidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentación. Dependiendo de cómo se realice la operación, la sedimentación puede clasificarse en los siguientes tipos: -
Sedimentación Intermitente. El flujo volumétrico total de materia fuera del sistema es nulo, trascurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.
-
Sedimentación Continua: La suspensión diluida se alimenta continuamente y se separa en un líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración. Transcurre en régimen estacionario.
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Separación Sólido - Líquido Clasificación de la sedimentación. Descripción de la pulpa
Diluida (Clarificación)
Intermedia Clarificación
Concentrada Espesamiento
Compresible Espesamiento
Descripción de la sedimentación Las partículas o flóculos se asientan inicialmente en forma independiente sin interfase definida. La sedimentación depende en gran parte del tamaño de las partículas o flóculos, pero también de la concentración. Zona superior de hundimiento independiente de las partículas. Zona inferior de hundimiento colectivo. Línea de demarcación indefinida. La pulpa se asienta con interfase definida. Idealmente, el régimen de asentamiento es función de la concentración únicamente. En la práctica, el régimen de asentamiento inicial puede aumentar al formarse flóculos, o disminuir a medida que las partículas de asentamiento más rápido se adelantan a la interfase. Se asienta inicialmente con una interfase definida. Asentamiento en manto de lodos no ideal; depende también del tiempo y del espesor del manto.
Ejemplos Agua turbia, desecho comercial.
Métodos de prueba Tubo largo.
Pulpas químicas y metalúrgicas, agua negra cruda, polvo de chimenea.
Tubo largo. Curvas de flujo Kynch.
Pulpas químicas y metalúrgicas, lodos activados.
Curvas de flujo de Kynch.
Especialmente pulpas floculadas.
Curvas extendidas de flujo de Kynch.
El espesamiento implica el mecanismo de asentamiento de las partículas sólidas suspendidas en un líquido y la eliminación de la mayor parte del líquido, en un menor tiempo posible; por otra parte, se caracterizan por una interfase líquido claro /sedimento y la capacidad está limitada por las condiciones de descarga inferior.
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Separación Sólido - Líquido Se originan en consecuencia, dos flujos: a. El que rebosa por el canal periférico conteniendo el agua clarificada con sólidos en suspensión por debajo de los límites permisibles establecidos por cada planta.
Rebose (Overflow)
b. El que descarga por el centro del fondo ligeramente cónico conteniendo los sólidos con una densidad alta, del orden de 1700 gr./lt. a más.
Descarga (Underflow)
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Separación Sólido - Líquido Eliminación de agua La eliminación de agua requiere de varias etapas sucesivas:
Espesado, elimina alrededor de 70 a 80% de agua. Filtrado, que elimina entre 15 a 25% de agua residual. Secado, disminuye el contenido de humedad por debajo del 8% en peso.
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El espesamiento se basa en el proceso de sedimentación. Es la separación de partículas sólidas en suspensión de un líquido, que se produce por el “asentamiento debido a la gravedad”.
El objetivo primario del espesamiento es incrementar la concentración de sólidos. Se usan floculantes como auxiliares para la sedimentación para incrementar la velocidad de asentamiento. Aunque de hecho aumenta la velocidad de asentamiento, el logro significativo esta dado en el agrupamiento de las partículas en flóculos de tamaño relativamente uniforme, con lo cual la pulpa se asienta con una interfase bien definida. La Decantación, es una operación unitaria, que tiene como fin separar de una solución acuosa un líquido (o solución) claro que sobrenada y una parte bastante densa que se deposita en el seno del líquido. Un sinónimo de decantación es sedimentación, que por definición significa prácticamente lo mismo, lo único que las diferencia, es que en el proceso de decantación es el líquido (o solución) claro que sobrenada en una suspensión, el que posteriormente será de utilidad, y en la sedimentación, es el lodo que se deposita en el seno del líquido el que será de utilidad. Se puede definir la operación de espesamiento como la separación mediante sedimentación de parte del agua de una pulpa hasta obtener por un lado una pulpa de mayor densidad (underflow) y por otro un líquido (o solución) clarificado (overflow). El objetivo de esta operación es de aumentar el porcentaje de sólidos de una pulpa hasta rangos de 55-60% y retirar los sólidos en suspensión de la solución clarificada hasta lograr una concentración de sólidos en suspensión adecuada para el proceso (en este caso 100 ppm o menos). La sedimentación es el proceso por el cual las partículas pesadas en una pulpa en suspensión son removidas por efecto de la gravedad. Si las partículas tienen un diámetro suficientemente grande (mayor a 10-4 cm como dato convencional) entonces se sedimentarán naturalmente, pero a tamaños menores se necesitará flocular, con la ayuda de un reactivo floculante, las partículas para que puedan sedimentar. La floculación de las partículas se lleva a cabo en dos etapas, la primera se llama coagulación y consiste en que el reactivo adicionado afecta, disminuyendo o eliminando las cargas electrostáticas de las partículas suspendidas, de modo que las fuerzas de separación entre ellas se reduzcan y así se empiezan a unir formando flóculos, después sigue la etapa de floculación que
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Separación Sólido - Líquido consiste en que estos flóculos se unen entre si formando partículas con mayor peso específico que el medio líquido en el cual están suspendidas (agua). La sedimentación deja de ocurrir cuando las partículas encuentran un equilibrio entre la fuerza de la gravedad que las atrae hacia abajo y la fuerza de resistencia del fluido en el cual están inmersas. Factores que influyen en todos los pasos de separación de sólido-líquido Los factores que influyen en todos los pasos de separación de sólido-líquido son: a) Tamaño de partícula y Granulometría: Generalmente las partículas finas tienen los ratios más bajos de sedimentación y filtración. Un incremento del área superficial significa una menor concentración en la salida inferior del concentrador (underflow) y en la descarga del queque del filtro, así como un mayor contenido de humedad. b) Concentración de sólidos: El incremento de la concentración de sólidos generalmente minimizará el tamaño de los equipos requeridos y el coste en todas las etapas de separación sólido-líquido. La mayor parte de los espesadores son diseñados sobre la base de la unidad de área requerida (metros cuadrados por toneladas de un sólido seco por día) que disminuirá conforme aumenta la concentración de sólidos en la alimentación. De una forma similar ocurre con los ratios de filtrado, los cuales también aumentan conforme el flujo requerido, a través de los vasos capilares de la costra del filtro, disminuye. c) Forma de la partícula, densidad relativa, y características superficiales: Normalmente la forma óptima de partícula es la esférica con porosidad cero. Cuando cualquiera de estos factores se aleja de su estado ideal, las dificultades se incrementan. Las características químicas de la superficie de las partículas va a influir en factores como la dosificación de sulfatantes y/o floculantes. d) Viscosidad y densidad relativa del líquido: El incremento de la viscosidad disminuirá los ratios de sedimentación y de filtración. Un mantenimiento de temperaturas altas será siempre deseable puesto que va a disminuir la viscosidad del agua. Sin embargo, esto último no siempre puede llevarse a cabo por el coste que ello conlleva.
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Separación Sólido - Líquido Coagulación y Floculación Las partículas sólidas se pueden obtener en forma de lodo espeso dentro de un espesador, obteniendo un rebose de líquido clarificado. Sin embargo ante partículas sólidas extremadamente pequeñas, del orden de las micras, este asentamiento se ralentiza demasiado empleando únicamente la acción de la gravedad; por ello habrá que acudir a equipos de separación sólido-líquido centrífugos o bien aglomerar las partículas finas con el empleo de floculantes o a través de fenómenos de coagulación. Existe una diferencia entre el efecto de coagulación y el de floculación aunque muchos productos empleados en la separación sólido-líquido poseen los dos efectos. Coagulación Las cargas superficiales son neutralizadas a través de la adición de coagulantes que tienen cargas opuestas, haciendo que las partículas micrométricas se adhieran al coagulante o entre ellas. A escalas muy pequeñas, todas las partículas ejercen atracción mutua, debido a fuerzas de Van der Waals. Sin embargo estas partículas, dentro de atmósferas cargadas eléctricamente alrededor de las mismas, van a generar fuerzas de repulsión entre ellas evitando que se adhieran y produciendo la ralentización del proceso de sedimentación. Se puede decir que las cargas eléctricas sobre la superficie de las partículas serán de signo negativo en suspensiones acuosas de pH superior a 4 y serán de signo positivo en aquellas soluciones fuertemente ácidas. La adición de sales coagulantes como sulfato de aluminio, sulfato férrico o cloruro férrico, produce cationes poliméricos tales como [Al13O4(OH)24]7+ y [Fe3(OH)4]5+ cuyas cargas positivas neutralizan las cargas negativas de los coloides, permitiendo que las partículas se unan formando aglomerados pequeños denominados flóculos.
Mecanismo de coagulación
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Separación Sólido - Líquido Floculación Se basa en la creación de agregados a través de reactivos (floculantes) que actúan como puentes entre las partículas, dando lugar a agrupaciones de partículas que sedimentarán más rápido, acelerando de esta forma el proceso de separación sólido-líquido. Los floculantes anteriormente eran a base de materiales naturales como el almidón, cola, gelatina y goma de guara, pero actualmente son polímeros orgánicos de alto peso molecular de base poliacrilamida con una carga eléctrica opuesta a la carga de la suspensión que se quiere flocular. Los floculantes en su mayoría son de carácter aniónico, es decir copolímeros de acrilamida con grupos acrilato en aumento, los cuales dan una carga negativa. Pero también hay floculantes no-iónicos, constituidos por poliacrilamidas técnicamente puras, que en solución acuosa presentan un comportamiento neutro y floculantes catiónicos formados por copolímeros de acrilamida con las partes de un comonómero catiónico en aumento que darán una carga positiva en solución acuosa. Un floculantes una vez destruido no volverá a formarse es por ello que no sean muy eficientes en los hidrociclones, incluso en bombeo se pueden destruir los grumos debido a la ruptura de las cadenas moleculares largas. Se debe disponer un sistema de floculación para que los floculantes entren en contacto con las partículas a flocular en soluciones de empleo fuertemente diluidas (0.1 % en peso máx.), a partir de soluciones madre de 0.5 % en peso. Se necesitará de un periodo de maduración (entre 5 - 60 minutos) en el cual la solución estará bajo una agitación suave.
Mecanismo de floculación
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La velocidad de sedimentación es afectada por el diámetro de las partículas a espesar, viscosidad del fluido en el cual se encuentran inmersas las partículas y de la diferencias de peso específico de la parte sólida y de la parte líquida de la pulpa. Los factores que influyen en la operación de espesamiento son el tiempo disponible para que se lleve a cabo la sedimentación, gradiente de velocidad (tiempo de residencia dentro del espesador), el pH (de la pulpa alimentada) y tipo de sólidos en suspensión.
Representación del fenómeno de floculación por formación de puentes.
Tipos de Floculantes
Floculantes minerales: Son compuestos muy coloidales que reaccionan por absorción o por neutralización de las cargas de las partículas en suspensión, sílice activada, bentonita, hidróxido férrico, etc.
Floculantes naturales: Son polímeros solubles en agua, los más comunes son: los derivados amiláceos, los polisacáridos, los alginatos (extractos de algas).
Floculantes sintéticos: Son polímeros sintéticos de peso molecular muy alto, solubles en agua, los floculantes sintéticos incluyen tipos no iónicos, aniónicos y catiónicos, de varios tamaños de moléculas todo ello para proporcionar un rendimiento óptimo en cualquier tipo de suspensión.
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Floculantes catiónicos: Un floculante catiónico reaccionara con una suspensión electronegativa (potencial zeta negativo), estos son particularmente eficientes en los sistemas que contienen sólidos orgánicos o con un pH bajo.
Floculantes aniónicos: Un floculante aniónico reaccionara con una suspensión electropositiva (potencial zeta positivo), estos son eficientes en las mayorías de las suspensiones que contienen minerales u otros sólidos inorgánicos, particularmente bajo condiciones neutras o alcalinas. Estas reglas no son absolutas, ya que no solo la variación del potencial zeta tiene importancia en el proceso de floculación, ya que las fuerzas de Van Der Walls pueden ser más importantes.
Asentamiento de partículas ayudado por floculante.
Velocidad de sedimentación La velocidad de separación o velocidad de sedimentación está determinada por las propiedades del sólido, del líquido o de la mezcla.
Propiedades del sólido: - Densidad. - Forma. - Rugosidad superficial. - Condición eléctrica de su superficie.
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Separación Sólido - Líquido - Distribución granulométrica.
Propiedades de la fase liquida: - Densidad. - Viscosidad. - Naturaleza molecular. - Substancias disueltas.
Propiedades de la mezcla: - Concentración de sólidos. - Viscosidad de la mezcla.
Principios de auto – dilución La auto - dilución usa el agua de la zona de rebose para diluir la alimentación fresca de la pulpa no espesada a niveles donde la floculación puede tomar lugar. La recirculación de la auto – dilución aprovecha la diferencia de niveles entre la zona de rebose y el nivel de la pulpa alimentada. Esto se debe a la diferencia entre las densidades del rebose (agua) y el flujo de pulpa alimentado.
Esquema del flujo de auto-dilución
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Separación Sólido - Líquido Descripción General de Espesamiento y Filtrado En la etapa de Espesamiento y Filtrado de pulpa mineral, se debe lograr la extracción de agua de la pulpa producto de la fase de flotación. En el espesamiento se reduce el % de agua de la pulpa de concentrado aumentando su porcentaje de sólidos y en la filtración se seca el concentrado a una humedad < a 10%.
El diagrama anterior consta de los siguientes sistemas: Sistema de Espesamiento. Sistema de Filtrado. La etapa de Espesamiento y Filtrado de Concentrados que recibe la pulpa proveniente de la Flotación con una densidad de 1280 a 1320 gr/lt (30 a 37% de sólidos y <10% insolubles), ingresando por el centro del espesador donde la pulpa es sedimentada a una densidad de 1300 a 2100 gr/lt (30 a 70% de sólidos). La pulpa es bombeada por medio de las bombas hacia el tanque de almacenamiento de concentrado donde es agitada en forma constante para homogenizar y evitar su sedimentación.
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Separación Sólido - Líquido CAPITULO II ESPESAMIENTO El espesamiento es el tratamiento de pulpas con un proceso denominado sedimentación. Una pulpa es una mezcla de agua y de partículas sólidas. La sedimentación, es la separación de partículas sólidas en suspensión de un líquido, que se produce por el “asentamiento debido a la gravedad”. Los sólidos se asientan en la parte inferior del contenedor (tanque del espesador), dejando la porción clara del agua en la parte superior. El agua clara es eliminada extrayéndola de la parte superior del contenedor. La pulpa que queda cerca de la parte inferior del contenedor contiene todos los sólidos originales y sólo parte del agua original. Como la pulpa asentada tiene una mayor concentración de sólidos (mayor densidad) que la pulpa original que ingresó al contenedor, se dice que se ha espesado. El proceso de espesamiento termina eliminando la pulpa de mayor densidad que se ha recolectado cerca de la parte inferior del contenedor (underflow). Podemos decir que el objetivo general del proceso de espesamiento es eliminar parcialmente el agua de la pulpa de alimentación, para producir una pulpa espesada. Como la pulpa asentada tiene una mayor concentración de sólidos (mayor densidad) que la pulpa original que ingreso al contenedor, se dice que se ha espesado.
Espesador convencional
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Diferencia entre un espesador y un clarificador CLARIFICADORES Meta principal
Producen rebalse con muy poco contenido de sólidos
Alimentación
Agua sucia o pulpa muy diluida, ( <5% de sólidos) Muy bajo contenido de sólidos, ( < 50 ppm)
Rebalse
Pulpa lodo
espesada
o Pulpa de densidad media, (25 a 40 % de sólidos.)
ESPESADORES Producen pulpa espesada con densidad uniforme relativamente alta Pulpas de densidad baja a media, (10 a 25% sólidos) Se toleran algunos sólidos, la cantidad depende del destino de rebalse Pulpa de alta densidad, (50 a 70% sólidos)
El flujo que entra en un espesador se denomina “alimentación” o “influente”, en tanto que el rebose se denomina “efluente”, “sobrenadante” u “overflow”. El hundido se llama “lodo” o “underflow”. La terminología depende de la industria y aplicación donde esté instalado.
Detalles del proceso de espesamiento.
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Separación Sólido - Líquido Espesadores. Un espesador consiste en un tanque cilíndrico de gran diámetro, un mecanismo de rastrillo, un rastrillo, y una estructura de soporte. Al ser operada, el espesador contiene pulpa que pasa por el proceso de sedimentación. La pulpa es alimentada continuamente a la parte superior del tanque espesador cerca del centro. A medida que la pulpa de alimentación ingresa al espesador, el agua clara empieza a separarse de los sólidos para formar una cama o zona de interfase. Los sólidos más gruesos (más pesados) empiezan a asentarse en el espesador, mientras que las partículas finas tienden a irse hacia el perímetro del tanque espesador, y allí se asientan en la parte inferior. Los sólidos se asientan y compactan para formar una zona de interfase o cama. Una canaleta de rebalse pegada al perímetro del tanque del espesador, recoge el agua que rebosa y la transporta para que vuelva a ser usada en el proceso o para su eliminación.
Fotografía de un espesador descargado
El espesador Sedimenta el concentrado o relave que viene de la fase de flotación con una densidad de 1280 a 1320 gr/lt para conseguir un incremento a una densidad adecuada. El espesador descarga la pulpa de concentrado con una densidad de 1300 a 2100 gr/lt por medio de bombas. Los rastrillos sirven para mantener un flujo continuo de la pulpa sedimentada hacia la salida de descarga del espesador. En todo el contorno de la parte superior del espesador se tiene una canaleta colectora metálica de agua recuperada, que tiene la función de colectar el rebose (overflow) de agua del espesador.
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Separación Sólido - Líquido Partes de un espesador Por lo general, podemos observar en los espesadores las siguientes partes:
Cuerpo o tanque espesador Canaleta o tubería de alimentación. Sistema de levante de rastra (hidráulico). Sistema de accionamiento de rastrillo (eléctrico o hidráulico). Mecanismo de giro (tornamesa central del espesador). Puente. Caja de alimentación (tina recolectora - Feedwell). Rastras de giro. Tubo de torque Templadores. Deflector. Placa deflectora. Canaleta de rebose del espesador (Overflow - Rebose). Sistema de Instrumentación (panel de control). Tuberías de descarga (Underflow – Descarga). Válvulas de descarga. Spitch de drenaje de las tuberías de descarga.
Partes principales de un espesador
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Separación Sólido - Líquido A continuación describiremos las principales partes de un espesador: - Estanque del espesador. Constituido por la parte superior cilíndrica y la parte inferior en forma de cono invertido, en general el estanque de un espesador es cilíndrico. Las unidades pequeñas, de menos de 30 metros, se construyen en acero o madera y las unidades mayores, hasta 120 metros de diámetro, en concreto. La base del estanque se construye del mismo material que el cilindro, excepto en los espesadores grandes, en los cuales algunas veces se usan bases de tierra. La forma de la base es un cono invertido, destinado a permitir una mejor evacuación del material depositado. -
Bandeja o cajón de alimentación “feedwell”. La bandeja de alimentación, o feedwell, es un cilindro concéntrico al estanque y de pequeño diámetro, cuyo objetivo principal es permitir una buena distribución de la alimentación al espesador, pero también sirve para mejorar la mezcla de la pulpa y el floculante y, en muchos casos para diluir la alimentación.
Bandeja de alimentación o feedwell
- Canaleta de rebalse. Las canaletas de rebalse en la periferia del espesador tiene por objetivo evacuar el agua recuperada a una velocidad suficientemente baja para evitar el arrastre de partículas finas. Un flujo de aproximado a 0.1 m3/min de agua por metro lineal de canaleta es adecuado. La mayoría de las canaletas tienen pequeños vertederos que permiten controlar mejor el flujo de agua.
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Canaleta de rebalse de un espesador
- Rastras. Las rastras, que pueden tener una gran variedad de formas, principalmente en la forma del soporte, tiene por objetivo llevar el material depositado en el fondo del espesador hacia la abertura de descarga. Un resultado secundario de las rastras es la formación de canales a su paso por el material depositado, por los cuales escurre agua, permitiendo un aumento de la concentración del sedimento. La tracción de las rastras puede ser a través de un motor central ubicado en la parte superior del eje o periférica, con el motor montado sobre rieles en el borde del estanque del espesador. En varios modelos de espesadores, por ejemplo, existen mecanismos para levantar las rastras cuando el torque en el motor se hace excesivo. -
Los brazos. Tienen tres funciones: (1) Mover los sólidos sedimentados hacia el punto de descarga. (2) Mantener un grado de fluidez en el espesador para asegurar la separación hidráulica y
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Separación Sólido - Líquido (3) Aumentar la concentración de lo sólidos del hundido al establecer una especie de canalizaciones en la pulpa de la zona de compresión, que permiten la salida del agua entrampada. -
Abertura de descarga. La parte inferior de la parte cónica del espesador, es la abertura por donde se evacúa la pulpa sedimentada (underflow) usualmente mediante bombeo.
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El mecanismo motriz. Proporciona la fuerza de accionamiento (par) para girar los brazos y rastras en contra de los sólidos sedimentados.
-
El dispositivo de elevación de los brazos. Permite a éstos extraerlos de la zona de los sólidos más concentrados, para disminuir el esfuerzo en el mecanismo de accionamiento. La elevación puede ser efectuada con el sistema motriz en funcionamiento.
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Separación Sólido - Líquido Fundamentos de operación El espesador es accionado por motores eléctricos o hidráulicos, que hacen girar los rastrillos en forma continua y lenta desplazando suavemente la pulpa espesada para liberar el agua y ayudar a llevar dicha pulpa hacia el centro del espesador, justo sobre el cono de descarga. El rastrillo superior distribuye la pulpa en la zona de sedimentación y transición. El rastrillo inferior direcciona los sólidos de la zona de compresión hacia el centro de la descarga del espesador. Un rastrillo a cada lado del eje de giro en sentido lineal gira lentamente de modo que no se perturbe el sólido sedimentado. El lodo es arrastrado hacia la parte inferior central del espesador (underflow) por donde es evacuado, y el líquido clarificado rebosa por la parte superior (overflow) hacia la canaleta de recolección.
Dirección de flujos en el espesador
Cuando se opera un espesador, se deben seguir varios principios de operación:
La pulpa no debe rebalsar el espesador en la canaleta de rebalse. Los sólidos que ingresan al espesador en la pulpa de alimentación son eliminados del espesador como pulpa espesada. No se debe permitir la acumulación de sólidos en el espesador una vez que la densidad de la pulpa espesada haya alcanzado el valor de diseño.
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Separación Sólido - Líquido
El espesador opera a su densidad de pulpa espesada de diseño regulando el régimen de salida de la pulpa espesada. Las tuberías de agua del cono deben permanecer con la válvula cerrada.
La presencia de partículas muy finas en una pulpa ayuda a los espesadores y tuberías a operar suavemente. Asimismo, la ausencia de partículas finas tiende a hacer la operación difícil. Este problema potencial existe sólo durante el arranque. Posteriormente, cuando la operación del espesador se ha estabilizado, las arenas más gruesas que ingresan al espesador se unen en el fondo del espesador con las lamas que ingresaron varias horas antes y que ahora sólo son rastrilladas al centro. Ello da como resultado en una condición balanceada en la que la arena y las lamas están en la proporción correcta en la salida del fondo del espesador. Agregar agua a una pulpa puede llevar a problemas de atoro porque agregar agua hace que la pulpa sea menos densa. El agua también tiende a lavar las lamas separándolas de las partículas de arena gruesa que rodean. Ello permite que las partículas de arena gruesa se asienten rápidamente y fluyan por las tuberías con menos facilidad. Zonas de sedimentación en el espesador. a) Zona de clarificación. Es la zona comprendida entre la zona de sedimentación de la pulpa y el rebose (overflow) donde se tiene agua clara o con mínima proporción de sólidos que fluyen hacia arriba y rebosan por los bordes del espesador. b) Zona de sedimentación. Es el lugar donde la pulpa de los relaves ingresa para su sedimentación, se caracteriza porque el porcentaje de sólidos es igual al porcentaje de sólidos de la alimentación. Es la zona donde la alimentación se distribuye a lo largo del espesador. c) Zona de transición. Es un estado intermedio en la cual la pulpa de relave está en un estado de transición entre la sedimentación y la compresión (aumento de % de sólidos)
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Separación Sólido - Líquido d) Zona de compresión Se caracteriza porque la concentración de sólidos aumenta al aproximarse al centro del fondo del espesador. En ella el movimiento del rastrillo que lleva los sólidos hacia el centro, al romper la masa sedimentada, facilita la salida de la pulpa en forma continua. Los sólidos eliminan parte del agua por compresión de las partículas que fuerzan al líquido a salir de entre los intersticios del lodo espesado. Los intersticios son los espacios entre partículas. La mayor parte del líquido contenido en la alimentación fluye hacia el rebose. El líquido restante es descargado con los sólidos por la parte inferior y central del espesador.
Zonas de sedimentación en un espesador
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Separación Sólido - Líquido Variables de Operación de Espesamiento Se pueden considerar dos variables principales en la operación de espesamiento, la sedimentación y la compresión, de estas dos variables principales se desprenden las variables de velocidad de sedimentación, densidad de flujo de sólido, presión de poros y esfuerzo efectivo del sólido. La sedimentación llega a su fin cuando los flóculos formados empiezan a interferir entre si en su camino al fondo del estanque, por lo que su velocidad de sedimentación disminuye hasta que llegan al fondo del estanque y empiezan a descansar unos sobre otros. Luego estas partículas se ven afectadas por el accionar del reactivo floculante por lo cual empiezan a comprimirse unas a otras contra el fondo del estanque y empiezan a eliminar agua, esta eliminación de agua mediante compresión se conoce como el mecanismo de consolidación. a) Velocidad de sedimentación, es la velocidad a la cual las partículas en suspensión se separan ,por medio de la gravedad y/o de algún reactivo, del medio líquido. b) Densidad de flujo de sólido, es la cantidad de masa de sólidos que pasan por un m 2 de área del espesador en un segundo. c) Presión de poros, la presión sobre una mezcla sólido-líquido ( una pulpa metalúrgica en este caso) abarca los componentes sólido y líquido, teniendo en cuenta que los componentes sólido y líquido son medios contínuos superpuestos veremos que la presión del fluido no es mensurable experimentalmente ya que no sabemos exactamente el volúmen y área ocupada por cada componente, la variable experimental asociada al flujo en lecho poroso es llamada presión de poros y mide la presión ejercida sobre la parte líquida de la mezcla. En una mezlca sólido-líquido la presión del fluido es contínua en medios permeables,es decir que atrapan el sólido y dejan pasar el líquido, por lo que si se añade más presión al sistema y esta pasa la presión de equilibrio de poro, la presión será transferida al componente sólido. d) Esfuerzo efectivo de sólidos, En una mezcla sólido-líquido la concentración crítica se define como aquella concentración en que las partículas entran en contacto directo unas con otras. A concentraciones menores de la crítica el medio se denomina suspensión y toda fuerza de contacto entre partículas se efectúa por intermedio del fluido, a concentraciones mayores de la crítica el medio recibe el nombre de medio poroso, lecho poroso o sedimento y los esfuerzos en el sólido pueden ser transmitidos de partícula a partícula directamente, en estos casos se forma una especie de
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Separación Sólido - Líquido esqueleto que transmite el esfuerzo en el sólido. Al igual que en el caso de la parte líquida de una mezcla sólido-líquido, la presión en el componente sólido no es una variable mensurable experimentalmente. Cuando una fuerza compresiva se aplica a un medio poroso a concentraciones mayores a la crítica, el esfuerzo total es soportado inmediatamente por el fluido que llena los intersticios entre las partículas aumentando la presión de los poros. El gradiente de presión establecido en el agua que llena los poros y el exterior del sedimento, esto es la presión de poros en exceso, inicia el flujo de agua desde el sedimento hacia fuera de él. Este flujo es acompañado por una disminución de la presión de poros y un traspaso progresivo del esfuerzo al esqueleto sólido (esfuerzo efectivo de sólidos). Esto, a su vez, produce una deformación del medio poroso, la magnitud de la cual, depende de la relación constitutiva entre esfuerzo y deformación del material sólido y cuya velocidad está gobernada por su permeabilidad. Parámetros de Operación de Espesamiento. a) Amperaje del motor de la rastra, también es una medida del grado de compresión de la pulpa en el fondo del estanque. El torque es la fuerza generada por el motor de la rastra actuando sobre una carga de material, se puede influir sobre el torque eléctrico de la rastra levantando la rastra y/o accionando el sistema de recirculación de la pulpa. b) Torque mecánico de la rastra, se produce debido al aumento de la fuerza de la rastra sobre el material, debido al arrastre de material hacia el cono de descarga, se debe a a acumulación de pulpa en el espesador en un colector intermedio ente la pared del espesador y el cono de descarga. c) Altura de la rastra, Se opera usualmente en casos de sobrecarga, la rastra no debería subir hsta su altura límite ya que eso es señal de que el espesador está operando a su capacidad máxima. d) Amperaje de la bomba de la descarga, permite controlar el producto saliente por el underflow del espesador, amperaje sobre los límites usuales es señal de una mala operación de espesamiento. e) Porcentaje de sólidos en el underflow, se controla muestreando la pulpa saliente, ya sea manualmente o por medios automáticos.
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Separación Sólido - Líquido f) Nivel de solución clara, se mide la altura de la solución clara dentro del espesador y debe tener los límites estimados, un nivel menor indica una mala operación de sedimentación. Esta medida indica al operador si se procede a adición de floculante. g) Presión hidraúlica, es la presión que ejerce la pulpa a las rastras, no debe exceder el límite estipulado o las rastras se elevarán automáticamente. Tipos de Espesadores Manteniendo la misma forma estructural y los mismos elementos principales, los espesadores pueden ser de tres tipos operacionalmente hablando: Espesadores convencionales, Espesadores de alta densidad y Espesadores de alta capacidad.
Espesadores convencionales. Se caracterizan porque su bandeja de alimentación se encuentra en la parte superior del equipo y, al entrar al espesador, el flujo de alimentación se mezcla con parte del agua recuperada y se diluye a un valor denominado concentración conjugada. Esta suspensión diluida sedimenta a velocidad constante formando un manto de altura variable, para transformarse en sedimento en la parte inferior del equipo.
Esquema del funcionamiento del espesador convencional
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Espesadores de alta capacidad. Tiene como parte distintiva una bandeja de alimentación muy profunda que descarga el flujo de alimentación bajo el nivel del sedimento. Al mezclarse la alimentación y sedimento forma una suspensión mayor a la de la alimentación y mayor o igual que la concentración crítica. Es por esta razón que en los espesadores de alta capacidad no existe una zona de sedimentación, que es la que restringe la capacidad del espesador. Muchas veces se recicla parte de la descarga del espesador de alta capacidad con el objetivo de aumentar la concentración de la alimentación antes de producir la mezcla con el sedimento. El resultado es que, generalmente, estos espesadores tienen mayor capacidad que los convencionales. Sin embargo, se ha demostrado que los espesadores de alta capacidad, cuyo tiempo de residencia está en el orden de minutos, en vez de horas para los convencionales, son intrínsecamente inestables y, por lo tanto, difíciles de operar y controlar.
Esquema del funcionamiento del espesador de alta capacidad
Diferencia entre espesador convencional y de alta capacidad
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Espesadores de alta densidad. Es un espesador convencional o de alta capacidad, pero de mucho mayor altura. Esta altura adicional permite obtener una gran presión sobre el sedimento que descarga del equipo y, por lo tanto, obtener una concentración de descarga muy grande. En muchos casos, estos espesadores tienen un cono pequeño, de modo de ayudar a evacuar la descarga.
También se les puede agrupar desde el punto de vista estructural en, de puente, de columna, de tracción perisférica y sin mecanismo.
Espesadores de columna. Unidad para servicios pesados, en la que el accionamiento descansa sobre una columna central. El puente es radial, para el acceso a este accionamiento. La alimentación del aparato se realiza por el interior de la columna.
Vista lateral del espesador de columna
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Espesadores de puente. Todo el mecanismo de movimiento de rastras está sostenido en un puente que cruza todo el largo del espesador.
Vista lateral y superior del espesador puente
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Espesadores de tracción periférica. La columna central actúa como pivote y el movimiento está dado por un carro que circula por la periferia del espesador, el puente es solo un acceso a la parte central del espesador.
Fotografía de espesador de tracción periférica
Espesadores sin mecanismo. Son espesadores sin partes móviles.
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Separación Sólido - Líquido Consideraciones prácticas en el diseño de espesadores para una planta de concentración
Las etapas iniciales de un proyecto necesitan invariablemente algún tipo de justificación económica, esto significa que alguien debe establecer un esquema de flujo preliminar y el tamaño de los equipos que comprende. Sin embargo, si el esquema o parte del mismo, está fuera de su experiencia, debe buscar otros que le asistan. Los fabricantes de equipos suelen tratar con un amplio rango de esquemas y aplicaciones, por lo que con una razonable descripción de los materiales y las necesidades del proceso, pueden estimar rápidamente el tamaño y el rendimiento con superficie exactitud para la mayoría de los estudios de viabilidad. Definir los requerimientos del espesador. Se pueden anticipar además de las necesidades del proceso, las paradas o condiciones inusuales de operación. a) Verificar las necesidades del espesador. Las pruebas en planta piloto o de laboratorio son recomendables, pero la muestra de pulpa debe ser representativa de la que realmente se va a tratar. Estas muestras deben ser cuidadosamente caracterizadas, y sus propiedades, tales como distribución granulométrica, concentración de sólidos suspendidos, pH y temperatura, pueden tener pronunciados efectos en la capacidad del equipo y en su calidad. Una vez establecido que la pulpa en cuestión es razonablemente representativa, es necesario realizar pruebas sobre dimensionando.
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Separación Sólido - Líquido b) La planta piloto es importante en cuanto a diseño y funcionamiento. Conforme progresa el proyecto de la planta, es frecuentemente necesario confirmar el dimensionamiento de los equipos y su rendimiento. Esto puede significar la simulación de la operación completa incluyendo equipos de tratamiento piloto en continuo. c) La velocidad de la alimentación en el espesador debe hacerse tan baja como sea posible. La operación del espesador comienza en el momento que se introduce la pulpa de alimentación. La velocidad debe ser tal que no se produzca sedimentación en el canal de entrada, pero al mismo tiempo sin turbulencia en el cuello de alimentación, un canal con velocidad de pulpa entre 2,5 y 3,0 m/seg. debe ser suficiente. Por regla general una pendiente de 1 a 1,5 por ciento es apropiado para esa velocidad. d) La entrada de la alimentación al espesador debe ser tal que en el cuello se produzca la disipación de la energía que contiene. Esto se consigue de alguna de las formas siguientes:
Hacer mínima la diferencia de elevación entre el canal de alimentación y el nivel del líquido. A menudo la diferencia de elevación es mucho mayor que el mínimo requerido, y el cuello del espesador se usa para disipar la energía cinética que resulta de dicha diferencia. El canal debe terminar su tramo horizontal tan cerca del nivel de líquido como sea posible, y la alimentación debe introducirse bajo el nivel del líquido. Un sistema recomendable para introducir la alimentación es por medio de dos salidas al final de la canaleta con direcciones opuestas en la misma horizontal, con ligera diferencia de elevación para crear un efecto de cizallamiento en los flujos opuestos. El cuello de alimentación suele llevar un anillo en el fondo para evitar cortocircuito del flujo hacia el rebose. Si el canal de alimentación suele llevar un anillo en el fondo para evitar cortocircuitos del flujo hacia el rebose. Si el canal de alimentación es cerrado, se deberá proveer de un respiradero antes de su entrada al cuello.
e) Es necesario disponer de algún dispositivo para eliminar los sobretamaños de la alimentación. No hay que olvidar que un espesador se ha diseñado para operar dentro de límites específicos y cuando se exceden éstos se pueden producir problemas. Como regla general, la alimentación a un espesador debe contener muy poco material mayor de 250 micras (60 mallas).
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Separación Sólido - Líquido f) Debe controlarse la floculación de la alimentación y observar que sea completa. En muchos casos el control es incompleto, y entonces los resultados del espesador son peores que los esperados. Debe recordarse que un dispositivo de sedimentación normalmente se diseña para dar tanto clarificación como concentración de sólidos. Los reactivos añadidos deben dispersarse para actuar de forma adecuada. En este caso, el principal problema es el de conseguir que el polímero se disperse entre los sólidos suspendidos antes de que su actividad sea aprovechada por las partículas colindantes. La clarificación final es casi siempre función del tiempo, por lo que la zona de clarificación en el tanque debe de proporcionar no solo un flujo ascensional lo suficientemente bajo para permitir que las partículas no sean barridas hacia el rebose, sino con un tiempo de retención suficiente como para que se produzca una floculación adicional en la zona de clarificación. g) Descarga del hundido. Cuando se diseña la tubería para la descarga del hundido de un espesador con pulpas metalúrgicas o similares es esencial recordar que estas deben de ir provistas de purgas o inyección de aire y agua para los atascos. Existen varias disposiciones de tuberías recomendables, así como de conexiones de bombas.
h) Servicio. Para el mantenimiento rutinario o periódico, se deben tener en cuenta: cambios de aceite, drenaje de los condensados, localización de los engrasadores, pasillos de acceso, protecciones, localización de los instrumentos, iluminación, enchufes para herramientas eléctricas, etc. i)
Para el control de la operación se requieren ciertas observaciones y medidas. Estas se realizan ahora por instrumentación. Se exige verificación periódica; el diseño debe ser tal que no haya posibilidad de que caigan objetos extraños en el tanque. Los cascos pueden por ejemplo obstruir las descargas. Las herramientas y otros objetos, que pueden entrar en la bomba pueden producir atascos y daños en éstas. Algunas instalaciones llevan dispositivos de protección como redes para recoger los efectos que caen.
j)
Resultan convenientes la incorporación de sistemas de derivación (by-pass), de cierre o recirculación del hundido, así como la instalación de bombas de repuesto.
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Separación Sólido - Líquido Factores que afectan al diseño del tanque a) Cantidad de sólidos. Se expresan normalmente en área por unidad de peso de sólidos secos por día. Cuanto menor es el número, mayor es el riesgo de atasco, lo que hace preciso un mecanismo más robusto, y un sistema de elevación del mismo. b) La cantidad de material mayor de 250 micras (+60 mallas) en la alimentación. Está afecta a la inclinación del fondo del tanque, el accionamiento, y a la fuerza del mecanismo. También puede hacer preciso el dispositivo de elevación de los brazos. c) Peso específico de los sólidos. Cuando mayor sea, más robusto debe ser el accionamiento y el mecanismo. d) El canal de rebose y el cuello deben estar capacitados para alojar mayor cantidad de material cuando otros espesadores estén fuera de servicio.
e) La alimentación y las características de sedimentación del hundido puede hacer necesaria la utilización de rastras especiales u otros dispositivos tales como paletas situadas a distancia bajo los brazos o cuchillas que se introduzcan en los sólidos compactados. f) Si existiera tendencia a que la alimentación se aglomerase, sería necesarios brazos y mecanismos de diseño especial.
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Separación Sólido - Líquido g) Si se desea utilizar el espesador para almacenar sólidos durante un periodo de tiempo como ésta no es la función normal del mismo, en su selección se deberá tener en cuenta un mecanismo especial. h) Control de la espuma y su eliminación. i)
La temperatura de la pulpa, los vapores, gases, etc. Pueden hacer necesaria una cubierta o aislamiento del tanque con cierres especiales.
j)
Las condiciones del terreno y la elevación del nivel de agua sobre el mismo afectan al diseño del funcionamiento y pueden ser determinante sobre el tipo de mecanismo a utilizar.
k) Las condiciones climáticas requieren consideraciones especiales tales como protección del mecanismo y la instrumentación. l)
Métodos de medida y control y situación del cuarto de control.
m) Requerimiento operacional para el uso de un dispositivo de elevación motorizada en otros servicio además del de acción correctiva ocasional. Referirse a la sección “funcionamiento del espesador y control del operador”. Selección del tanque y mecanismo. a) Tanque. Los datos constructivos del tanque a seleccionar se determinan fundamentalmente por el tamaño, características de la alimentación, evacuación del hundido y topografía. El tanque puede fabricarse de acero, hormigón, combinaciones de acero y hormigón, madera, paredes de acero u hormigón, así como el fondo, aunque éste también puede ser de tierra o arcilla recubierta. La protección se puede hacer con pintura, elastómeros o plásticos. Como se dijo en el párrafo anterior, la descarga de los sólidos pueden requerir el tanque: Elevado sobre el terreno. Con acceso por medio de un túnel si el tanque está a nivel del suelo. Una sala de bomba central, con servicio, sin túnel, bajo el tanque. Generalmente, los tanques de hasta 37m. (120 pies) y a veces también hasta 45 m. llevan el mecanismo sobre el puente. El sistema de columna central para soporte del mecanismo resulta económico desde los 28m. (90 pies) hasta los 183 m. (600 pies).
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Separación Sólido - Líquido Es obvio que existen muchos tipos de equipos para espesadores según la aplicación y el tipo de construcción. Para la selección óptima no existen reglas en el diseño del concentrador. Lo único que se puede esperar son unas ideas básicas. Con la referencia anterior de las realizaciones y lo que se puede hacer, la presentación del problema de sedimentación a un fabricante experimentado, es lo más recomendable para la oferta de un espesador que resulte apropiado para ese proceso, así como las necesidades de instalación, operación y economía previstas. b) Mecanismo. Una vez seleccionado el tamaño del tanque, el tipo, y el sistema de la descarga, el mecanismo se determina mediante análisis de las necesidades de trabajo. Los requerimientos de trabajo normalmente están relacionados con la demanda de esfuerzo (par), según la capacidad de accionamiento y arrastre del mecanismo, que a su vez determina las necesidades de soporte del mecanismo y la posible incorporación de un dispositivo de elevación. Así llegamos al momento de discutir sobre el par apropiado. Las necesidades de par de un espesador durante su funcionamiento normal, es una fracción del recomendado, seleccionado, o aplicado. La razón es que la capacidad de par es función de lo que la experiencia muestra como necesario cuando ocurren paradas o atascos. El disponer de mayor par proporciona una fuerza extra de accionamiento que permite tiempo para la corrección del problema. Mecanismos de accionamiento. Las mejoras en el cojinete principal y en los materiales han dado como resultado una capacidad de arrastre impensable antes de 1970, y ha hecho posible la instalación de tanques muy grandes con muy considerables ahorros de costes. Quizás la más significativa mejora del cojinete es la aplicación del rozamiento de anillos oscilantes a los accionamientos de los espesadores. El rozamiento de anillos oscilantes de giro fue desarrollado para las grúas y para las grandes antenas de radas. La función de un accionamiento de espesador es la de proporcionar:
Apoyo para el mecanismo. Par para los brazos de arrastre. Capacidad de elevación.
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Separación Sólido - Líquido c) Apoyo Ya desde los primero diseños, los accionamientos de sedimentación han incorporado un diseño de cojinete con forros, en razón del gasto para producir rozamientos integrales de gran diámetro. Estos primeros cojinetes de bandas endurecidas y presentadas dentro de una base más blanda y un engranaje que proporcionaba un recorrido para las bolas tratadas con endurecimiento térmico. Cuando se produce la carga de extensión o formación de islas, las cargas del cojinete pueden ir de una carga gravitacional vertical, a un momento de carga de reacción sobre el rozamiento. El cojinete de cuatro puntos de contacto es diseñado para resistir a estos tipos de cargas, permitiendo cargas de empuje en las dos direcciones. d) Servicio de lubricación de espesadores Los mecanismos de accionamiento de los espesadores son de movimiento lento y sometidos a una amplia variedad de condiciones climatológicas. Los lubricantes especificados son generalmente los de tipos de extrema presión (EP) y son muy viscosos. Las temperaturas extremas han requerido separar las especificaciones de los lubricantes de invierno y de verano. Dos recientes desarrollos han hecho el servicio de estos mecanismos mucho más simple y de una labor menos intensa. Estos desarrollos son:
Los aceites sintéticos EP (Hidrocarburos sintetizados) cuya relación temperatura - viscosidad hace posible la substitución de la especificación de un aceite para el trabajo de todo un año. Un equipo acondicionador móvil de lubricación que permite la limpieza y desaguado del aceite mientras que el mecanismo se encuentra funcionando.
El dispositivo de elevación actúa de forma que los brazos se mueven hacia atrás con respecto a la dirección de rotación y hacia arriba. La elevación es mayor en los extremos de los brazos, y disminuye proporcionalmente hacia el centro. Un aspecto típico del mismo es que las paletas del centro y el extremo interior de los brazos permanecen siempre dentro de la pulpa espesada. Esto contrasta con el dispositivo motorizado que suele levantar completamente los brazos y paletas por igual en todo el diámetro. Existe la posibilidad en algunas aplicaciones en las que el uso del espesador con reduzca la necesidad de un mecanismo pesado para la elevación.
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Separación Sólido - Líquido Funcionamiento del espesador y control de la operación Un espesador es una máquina para una función limitada. Es importante tener en cuenta que el espesador no es solamente un dispositivo “de paso”/. Si se desea obtener el fin esperado, se debe operar y controlar dentro de unos límites específicos. La selección del procedimiento de operar y el método de control precisa del entendimiento de cómo funciona la unidad y la importancia de las variables envueltas. Normas de funcionamiento a) Alimentación menor que la descarga = Acumulación. b) La excesiva acumulación resulta en problemas de funcionamiento, lo que normalmente se traduce en parada y limpieza = Desastre. Estas dos circunstancias son tan simples que no deberían enfatizarse, pero la mayoría de los problemas de un espesador son consecuencia de la omisión de alguna de estas reglas básicas. Si se permite la acumulación de sólidos en el espesador sin tomar ninguna acción correctiva, puede ocurrir alguna de las consecuencias siguientes: -
La pulpa comenzará a salir del tanque por el rebose. El hundido (underflow) puede resultar demasiado espeso para el bombeo. Se formará una “isla” en el espesador, y la densidad del hundido llegará a hacerse proximidad a la de la alimentación. El mecanismo de los rastrillos llegará a sobrecargarse y será parado por el control del accionamiento.
La repercusión de los problemas anteriores depende de las características de los sólidos manejados. Por ejemplo, los sólidos de hidrófilo de magnesio se pueden dejar en un espesador indefinidamente sin que ocurran problemas con respecto a la concentración de sólidos o la formación de islas mientras que los rastrillos giren. Existe un límite de capacidad de almacenamiento, subiendo eventualmente el nivel de pulpa y puede comenzar a rebosar por la superficie. Los estériles (hierro, cobre, etc.) o la acumulación de concentrados, no tardan mucho tiempo en causar problemas.
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Separación Sólido - Líquido Los sólidos gruesos suelen sobrecargar el mecanismo. Normalmente los tamaños 840 y 250 micras (20 a 65 mallas) deberían retirarse a la entrada del espesador. Sin embargo hay circunstancias en las cuales estos sólidos pueden tratarse. Estos gruesos producen una carga elevada en los brazos y su arrastre hacia la descarga precisa de un par de valor importante. A medida que aumenta la cantidad de gruesos el requerimiento de par sube rápidamente.
Control de la Operación Aquello que ocurre en el interior de un espesador no resulta claro a la observación visual. El operador debe saber controlar el proceso por medio de los siguientes indicadores: -
Nivel de pulpa. El aumento de nivel es indicativo de acumulación, posiblemente debido a la floculación o insuficiente salida de los sólidos sedimentados.
-
Alimentación. Densidad, distribución granulométrica, y cantidad de sólidos.
-
Hundido (underflow). Densidad, distribución granulométrica de los sólidos, y cantidad. Los sólidos en la alimentación se espera que vayan hacia el hundido.
-
Par. El aumento de par indican que pueden ocurrir sobrecarga, esto posiblemente por el aumento de la cantidad de sólidos gruesos en la pulpa y en el fondo del tanque, o también puede venir acompañada por la subida del nivel de pulpa y aumento de la
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Separación Sólido - Líquido densidad del hundido, necesitándose un gran esfuerzo de arrastre por los rastrillos. La acción correctiva es evitar la entrada de gruesos, aumentar la descarga del hundido y, si es posible, aumentar la velocidad de giro de mecanismo. Si la acción correctiva parece requerir más tiempo, para prevenir la parada de los brazos, si existe dispositivos de elevación, conviene levar estos hasta que baje el par. También puede haber un aumento del par asociado con un descenso de la densidad del hundido producido por el efecto de la formación de una “isla” de sólidos. -
Dosificación de floculante y mezcla. Posición de los brazos con respecto a la posición normal, en caso de usarse dispositivo de elevación. pH del líquido, cuando se requiera.
La interpretación del significado de estas medidas hace que el operador pueda tomar precauciones para evitar problemas. No existen reglas universales sobre lo que significan algunos cambios en esos parámetros. Sólo existen comparaciones con lo que ocurre en instalaciones parecidas, pero cada espesador tiene sus peculiaridades de funcionamiento. Ejemplos de circuitos de espesamiento de minerales.
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Separación Sólido - Líquido CAPITULO III FILTRACION La filtración es un proceso crucial en una Planta Concentradora de Minerales, ya que representa la última etapa del proceso antes del envío del concentrado, ya sea a un procesamiento posterior o a embarque. En ambos casos es necesario cumplir con un valor máximo de humedad permisible. Esto, que hace algún tiempo era un grave problema, ya no lo es tanto debido a la introducción de nuevos tipos de filtros que permiten obtener queques adecuados. Actualmente el principal problema que enfrentan las empresas mineras en el campo de la filtración, además de aquellos relacionados a la manutención de los equipos, es el de la optimización de su funcionamiento. Es necesario comprender cabalmente la teoría de filtración para interpretar correctamente y manejar los parámetros más importantes de la filtración, tales como caída de presión; espesor del queque; tiempo de formación del queque y deshumidificación o soplado. Interesa conocer la interacción con variables como concentración y distribución de tamaño de las partículas y características de la pulpa. En el presente curso se entrega los principios teóricos de la filtración y su aplicación a problemas reales. Además de describe los principales equipos que se emplean, y sus parámetros de filtración. Definición La filtración es una operación en la que una mezcla heterogénea de un fluido y de las partículas de un sólido se separa en sus componentes, gracias al uso de un medio filtrante en el que se acumulan y retienen los sólidos en forma de torta o queque de filtración. La capacidad del equipo de filtración está determinada por el área de la tela filtrante necesaria para procesar una determinada cantidad de producto filtrado.
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Separación Sólido - Líquido También se puede definir la filtración como: La operación unitaria encargada de la separación de sólidos de un líquido, es decir eliminar las partículas no disueltas, o separa una mezcla de sólidos insolubles y líquidos formados en un proceso.
La filtración es, esencialmente, una operación mecánica como se muestra en la siguiente figura, donde se aprecia el medio filtrante, el soporte, la capa de sólidos o queque, la suspensión y el filtrado.
Esquema del proceso de filtración
Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos es un sistema en el que por medio de una diferencia de presión aplicada entre la entrada de la suspensión y la salida del filtrado, se obliga al líquido a circular a través del equipo. Durante la filtración, los sólidos de la suspensión permanecen sobre el filtro y forman un lecho de partículas a través del cual tiene que fluir el filtrado. Este líquido pasa a través de tres clases de resistencias en serie; las cuales juntas forman la caída total de presión: • La resistencia del filtrado desde que sale del medio filtrante. • La resistencia del propio queque. • La resistencia asociada al medio filtrante.
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En un sistema bien diseñado, la caída de presión en la entrada y salida del sistema, es despreciable si se le compara con las otras caídas de presión y podrían omitirse. La resistencia del medio filtrante o tela al filtrado, es más alta cuando se tiene una tela usada, que cuando se trata de una tela limpia; esto se debe a que los sólidos se depositan en los agujeros de las telas e incrementan la resistencia al pase del filtrado. Finalmente, la resistencia que ofrece los sólidos depositados sobre la tela es la “resistencia del cake” esta resistencia es cero al inicio de la filtración pero conforme ya tomando lugar la deposición de partículas e incrementa el depósito de sólidos sobre la tela, esta resistencia aumenta; llegando a ser la predominante y más significativa. La ecuación siguiente provee la base para interpretar el proceso de filtración en toda su extensión:
Rm.u dt c.u.V + = dV A2. -P .gc A -p .gc Dónde: c = Masa de las partículas depositadas en el filtro por unidad de volumen de filtrado Kg/m3 u = Viscosidad del filtrado Kg/m-seg V = Volumen de filtrado recogido desde el comienzo de la filtración hasta el tiempo t m3. A = Área de la torta sobre el filtro. - p = Caída de presión. gc = Factor de conversión de la ley de Newton 9.8067 m-Kg / Kgf Seg2. Rm = Resistencia del medio filtrante; m-1
En todos los procesos de filtración la mezcla o lodo fluye debido a alguna acción impulsora, como la gravedad, la presión o el vacío. El medio filtrante retiene y soporta a las partículas sólidas que van formando una torta porosa sobre la que se superponen estratos sucesivos a medida que el líquido va pasando a través de la torta y el medio filtrante. Los diversos procedimientos para producir la fuerza impulsora del fluido, los diferentes métodos de formación o separación de la torta y las distintas técnicas usadas para la eliminación del fluido del filtrado de la torta recién formada, requieren una gran variedad de aparatos o equipos de filtración.
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Por otra parte, se debe considerar que en la filtración, tanto la torta, como el fluido, o ambos pueden ser de gran valor dependiendo del proceso que se trate.
Filtro rotatorio de vacio
La filtración se ha desarrollado más como un arte práctico que como una ciencia, sin embargo, la teoría de la filtración toma cada día más importancia en la industria, principalmente en pulpas. Su principal limitación práctica es que las características filtrantes deben estar determinadas en base a la solución real que se va a tratar. Como la mayoría de las veces, la filtración da como resultado la formación de una capa o torta de partículas sólidas retenidas en la superficie de un cuerpo poroso, que es frecuentemente una tela que forma el medio filtrante. Para establecer el flujo a través del medio filtrante es necesario aplicar un gradiente de presión como fuerza impulsadora. Existen varias formas para aplicar este gradiente de presión, por ejemplo:
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La gravedad. El vacío. Una presión. Un vacío y una presión combinados. Una fuerza centrífuga. Un gradiente de saturación.
Gradientes de fuerzas de filtración
La mayor parte de estas formas de aplicar presión da lugar a diferentes tipos de equipos de filtración, los que se reciben el nombre de filtros. Se pueden distinguir tres clases de filtración: a) La filtración con formación de queque. b) La filtración sin formación de queque. c) La filtración profunda.
a) Filtración con formación de Queque La filtración con formación de queque, se caracteriza porque el sólido de la suspensión es retenido en la superficie del medio filtrante como una capa denominada QUEQUE. Esto se produce naturalmente cuando los poros del medio filtrante tienen un tamaño menor que las partículas. Cuando este no es el caso, es
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Separación Sólido - Líquido necesario cubrir el medio filtrante con una delgada capa de material fibroso, denominado ayuda de filtración, que bloquea el paso de las partículas a través del medio filtrante. En este tipo de filtración, el flujo de suspensión es perpendicular a la superficie del medio filtrante. Una vez formada esta capa, su superficie actúa como medio de filtro, de manera que los sólidos se depositen y agregan al espesor de la torta mientras que el fluido pasa a través de ella. La velocidad de filtración de este proceso se ve sujeta a una serie de factores, los cuales son:
Efectos de la presión. Depende del sólido que se filtre; en precipitados gruesos cristalinos a mayor presión, mayor velocidad de filtración, en cambio en precipitados limosos (fangosos), hay una leve disminución.
líquido sólido líquido
sólido
Acerca de la filtración de sólidos granulares o cristalinos. Un aumento de la presión provoca un incremento casi proporcional a la velocidad de flujo. Acerca de precipitados limosos, la velocidad de filtración aumenta solo levemente, al aumentar la presión. Si la presión que se ejerce es levemente superior a la ejercida por el sólido, se genera una disminución de la velocidad de filtración.
Espesor de la torta Es un factor de gran importancia la capacidad del filtro y de él depende el ciclo de funcionamiento.
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Separación Sólido - Líquido La teoría de la filtración demuestra que despreciando la resistencia que ofrece la tela, el gasto medio durante la filtración es inversamente proporcional a la cantidad de torta filtrada. La capacidad más elevada de un filtro dado se da cuando el espesor de la torta es igual a cero. Él optima espesor de la torta depende de cada proceso en particular, pero se toma en cuenta que una torta delgada, no es fácil de descargar y la importancia del tiempo necesario para lavar el filtro (alto costos y tiempo, factores que en la industria son de prioridad minimizar), se selecciona entonces, un espesor de torta apreciable.
Efecto de la viscosidad. La viscosidad elevada de algunos líquidos (tales como aceites o soluciones muy concentradas) se puede deducir mediante la disolución del material, prefiltrado con un disolvente de baja viscosidad, a veces con una ganancia neta de la velocidad de filtración a pesar del mayor volumen de filtrado. Se puede decir que a mayor viscosidad de la torta, menor velocidad de filtración.
Efecto de la temperatura. La viscosidad de la mayoría de los líquidos se ve disminuida al elevarse la temperatura. Por ende, las temperaturas más elevadas de filtración ayudan en la velocidad del proceso. Sin embargo, el costo del calentamiento y en algunos casos de filtración de vacío, la presión de los filtrados establece ciertos límites para el punto hasta el cual se puede calentar el material de pre filtración.
Efecto de la concentración de los sólidos. Los cambios de concentración en la lechada pueden afectar a la velocidad de atascamiento del medio. En disoluciones extremas, los mismos sólidos que, cuando se depositan en lechadas más concentradas favorecían la velocidad de filtración, ahora favorecen el rápido atascamiento del medio filtrante, y por lo tanto, hacen disminuir la velocidad de filtración.
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Efecto del tamaño de las partículas. Un pequeño tamaño de las partículas da como resultado, velocidades más bajas de filtración y un aumento en el contenido de humedad de la muestra, pero, a veces, una mayor eficiencia en el lavado. Es importante controlar el tamaño de las partículas mediante la agitación o acción violenta de la bomba. Por lo general, la sustancia sé pre acondiciona por digestión o algún tratamiento químico que da origen a la aglomeración de partículas finas dando sólidos de mayor tamaño y por lo mismo, más filtrables. En caso de suspensiones, que son prácticamente infiltrables, se induce a la aglutinación.
Efecto del tipo de medio filtrante. Para elegir el medio filtrante, se debe buscar él termino más conveniente entre un tejido lo más abierto posible, con el objeto de reducir su obstrucción y otro tan cerrado como sea posible, para impedir el derrame excesivo de partículas finas. Después que se halla formado sobre el medio un espesor de torta, la purga se suele detener, puesto que las partículas finas quedan atascadas en la misma torta.
Torta de la filtración y clarificación La torta de filtración y la recuperación de los sólidos o superficie de filtración en el traspaso, clarificación o limpieza del filtrado de otras impurezas en la operación; en la torta del filtrado la mayoría de las partículas sólidas son siempre más grandes que en el inicio en el medio filtrante y la torta; por lo tanto, los sólidos están retenidos como una torta de un espesor en aumento en el área del medio filtrante. Ellos son usualmente el producto que se desea recuperar. Para aclararlo, también se refiere a la forma como un medio filtrante. Acá el efluente es el producto obtenido, y está especializado en la torta de filtración, porque la capacidad limitada de una cama filtrante de mayor profundidad. La torta de filtración está hecha especialmente para alimentar las partículas sólidas más grandes.
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Separación Sólido - Líquido
Torta y traspaso a través del medio filtrante. Un proceso de filtración en que los sólidos recolectados son continuamente removidos, principalmente removidos, principalmente fluye en forma tangencial al medio filtrante, también a esto se le llama pantalla de drenaje, membrana, pero, siempre es necesario evitar la salida del residuo. La membrana usada como cama para quitar el agua de las partículas sólidas más duras con un tamaño del rango de cerca de 5mm. O menos, hasta cerca de 0,03mm. En un micro filtro. El desarrollo de un medio filtrante con poros extremadamente finos, baja a rangos microscópicos (de unos pocos micromeros a tamaños moleculares), tiene en cuenta nuevas aplicaciones en la filtración. En la membrana de filtración, ultrafiltración y la osmosis inversa, los pasos son generalmente tomados para prevenir la acumulación significativa de sólidos que obstruyan el paso del líquido. Medios Filtrantes Las telas utilizadas en filtración presentan una serie de ventajas dependiendo del tipo, elementos y materiales que intervienen en cada proceso de filtración de partículas. Entre las principales tenemos: - Tela de Lana: Se usan en ocasiones para filtrar soluciones ácidas diluidas y en la clarificación de líquidos viscosos, se caracterizan por su tendencia a atascarse. - Telas de Yute: Se emplearon para filtrar a presión sólida de granos gruesos. - Telas de Algodón: Se emplean más específicamente en la filtración de la torta, el algodón es el material más usado por su bajo costo y su gran variedad de tejidos. - Telas Metálicas: Generalmente fabricadas de Acero, Níquel, Latón, etc. Se fabrican de varios tipos dependiendo del lodo a filtrar. Existen materiales más eficaces como polímeros sintéticos como Poliester, Polietileno, Nylon, etc.
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Separación Sólido - Líquido
Los medios filtrantes están tejidos en distintos diseños, tales como:
Tejido Liso. Tejido Sarga. Tejido Cadena. Tejido Satín.
También se consideran como medios filtrantes a la Arcilla, Cuarzo, Carbón, Papel, etc. En las operaciones de filtro de la torta, va implícito el retiro de sólidos, puesto que la torta esta normalmente tan seca y tan compacta, que ya no es un fluido, sino un sólido húmedo y a veces tan pegajoso que resulta un material difícil de manejar. De hecho, la capacidad para lograr una separación limpia de la torta y del medio de filtración, para posteriormente, descargar la torta en forma económica del filtro, es uno de los criterios importantes en la elección del equipo de filtración. FILTRACIÓN Gravitacional Filtro de arena
Vacío Filtro de tambor Filtro de discos Filtro de bandas Filtro de bandeja Presión Filtro prensa vertical Filtro prensa horizontal Filtro de vela Presión y vacío Filtro hiperbárico
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Separación Sólido - Líquido Los tipos de filtros por su operación se dividen en tres grandes grupos: a) Filtros por Gravedad. b) Filtros a Presión. c) Filtros por Vacío. a) Filtros por gravedad Un filtro por gravedad consiste, generalmente, en un tanque de falso fondo cubierto por un medio filtrante. En este tipo de filtro, el flujo del filtrado o lechada se produce debido a la presión hidrostática de la columna del material para filtrar, que permanece por encima de la torta o en el medio del filtro. Esta presión es relativamente baja y solo sirve para unos pocos centímetros de fluido de un embudo de laboratorio y a un máximo de unos pies de fluido en un filtro de planta. Por lo tanto, solo se usan los filtros por gravedad para materiales de filtración relativamente libres y en los casos en que no se requieren velocidades más elevadas. Algunas ventajas que ofrece este método son: -
Gran simplicidad. Pocos accesorios y sencillos. Bajo costo. Se puede construir casi de cualquier material. El lavado de la torta es efectivo y muy eficiente.
Este último punto es debido a que su superficie es horizontal, las partículas grandes se asientan con rapidez en la superficie de filtración para proporcionar un prerecubrimiento de baja resistencia para partículas finas. Sus desventajas más importantes son: -
Difícil limpieza. Bajas velocidades de filtración. Área excesiva de piso que ocupa por unidad de área de filtración. Costos elevados de mano de obra que se requieren.
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Separación Sólido - Líquido Algunos de los filtros por gravedad más representativos son: -
Filtro Nutsche Filtro de gravedad con lecho filtrante de arena Filtro industrial Delpark
b) Filtros a Presión El principio en que se basa el funcionamiento de los filtros a presión es similar para todos ellos. Los filtros a presión han llegado a ser los dispositivos en que la presión del filtrado se impone mediante una bomba líquido o gas comprimido. Durante muchos años los filtros a presión fueron aparatos exclusivamente intermitentes o por lotes. En la actualidad, existen filtros continuos a presión, pero la dificultad de descarga de la torta de un ambiente a presión y la desventaja de la falta de acceso, limitan más aun su utilización. Por ello, la mayoría de los filtros a presión siguen funcionando por lotes. El logro de la automatización del ciclo resulta lo atractivo de la filtración por lotes. Sus principales ventajas son: -
Permite filtraciones relativamente rápidas y la realización de separaciones difíciles que de otra forma no se podrían efectuar. Su tamaño compacto proporciona un área de filtración grande por unidad de espacio por el filtro Los filtros a presión por lotes ofrecen mayor flexibilidad que los de cualquier otro tipo, a un costo relativamente bajo.
Sus principales desventajas son: -
El filtro a presión por lotes, segura y bien desarrollada, tiene dificultades en adaptarse a los procesos continuos y su manejo resulta costoso. Elevado costo de la mano de obra; elevado costo de la renovación del medio filtrante.
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Filtros prensa de placas verticales
Filtro Prensa de Placas horizontales
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Separación Sólido - Líquido c)
Filtros al vacío Funcionan a una presión menor que la atmosférica, por lo común la presión corriente es esencialmente la atmosférica. Por consiguiente se limitan a una presión máxima de filtración de una atmósfera. Puesto que la lechada de pre filtración se alimenta a la presión atmosférica, puede llegar al tanque del filtro por gravedad o utilizando una bomba de carga baja. La bomba al vacío es un accesorio importante para este tipo de filtros, puesto que es la fuerza impulsora para la filtración y en muchas operaciones industriales el dispositivo de mayor costo. La elección de la bomba va a depender de los recursos económicos de la empresa. La principal justificación de la filtración a vacío es su adaptabilidad a los sistemas continuos. Las ventajas de estos filtros son: -
Se pueden diseñar como filtros continuos y eficaces. Utilizan poca mano de obra La superficie de la filtración se puede abrir a la atmósfera y por consiguiente, es fácil llegar a ella para efectuar inspecciones y reparaciones. Manteniendo bajos costos.
Filtro de disco al vacío
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Separación Sólido - Líquido
Sus principales desventajas son: -
-
Se debe mantener el sistema al vacío. No se pueden usar estos filtros con pulpas con elevadas temperaturas de operación. La mayoría de los filtros al vacío no pueden manejar sólidos compresibles, cuya filtración es difícil. Los filtros continuos al vacío son inflexibles, no ofrecen un buen desempeño si su corriente de alimentación cambia con respecto a la velocidad, la consistencia y el carácter de sólido. Los filtros continuos al vacío manejan un mayor tonelaje de sólidos que todos los demás tipos de filtros combinados.
Por otra parte, los filtros al vacío intermitente o también llamados por lotes, tienen un aprovechamiento limitado en la industria química. Se clasifican en dos grandes grupos a) Filtros intermitentes al vacío. b) Filtros continuos de vacío. a) Filtros intermitentes al Vacío: Dentro de esta clasificación se encuentran incluidos muchos filtros, como por ejemplo el filtro Butters, Galigher y el filtro Moore, dentro de los cuales el más importante es sin duda este último. b) Filtros continuos al Vacío: Son muy usados en la industria de procesamiento. Se clasifican en tres categorías: - Tambor. - De disco. - Horizontales. Los dos últimos se representan por medio de los tipos de mesa, bandeja y banda. Aun cuando hay diferencias bastante grandes entre los diseños y las aplicaciones de cada uno que se utilizan a nivel comercial, todos tienen la misma característica en común.
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Separación Sólido - Líquido
Una superficie de filtración que se desplaza de un punto de aplicación a la lechada, en donde se deposita la torta mediante el impulso del vacío, a un punto de separación de sólidos, donde se descarga la torta por medios mecánicos y de ahí de regreso al punto de aplicación de la lechada, también posee una válvula que regula la presión del sistema en todo el recorrido. Principales problemas:
Rotura de sectores Exceso de floculante Mala regulación del blower Funcionamiento deficiente de la bomba de descarga de la botella de vacio Mal funcionamiento de la bomba de vacio. Sectores saturados ( lona tupida ) Espárragos gastados Mal ajuste de sectores Atoro de la tubería de descarga Plantada de discos.
Descarga de la torta en un filtro de tambor al vacío
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Separación Sólido - Líquido Filtrado de concentrado. El sistema de filtrado de concentrado es un proceso de extracción de agua a presión por medio de filtros del tipo Larox cuya función es eliminar el agua de la pulpa de concentrado presionando la pulpa en una serie de compartimientos del filtro llamados placas y a través de una tela filtrante. Usa como flujos auxiliares energía eléctrica, agua fresca, aire comprimido, lubricantes. Se desecha material particulado y ruido.
Filtros Larox Horizontales para filtración de concentrados
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Separación Sólido - Líquido El sistema de filtración realiza el proceso de separación de las partículas sólidas de un fluido de pulpa de concentrado de mineral proveniente del sistema de espesamiento con una densidad de1300 a 2100 gr/lt (30 a 70% sólidos), hasta lograr un concentrado seco con una humedad < al 10%. La filtración se realiza haciendo pasar el fluido por un medio filtrante (tela de filtración) en el que se acumulan y retienen los sólidos en forma de torta o queque de filtración. La capacidad del equipo de filtración (filtro Larox) está determinada por el área de la tela filtrante, por la capacidad de la cámara de la placa de recepcionar pulpa a filtrar y del número de placas del filtro. El queque de filtración o concentrado seco sale con una humedad < al 10% como producto final del proceso de planta concentradora. Usa como flujos auxiliares energía eléctrica, agua fresca, aire comprimido, lubricantes. Se desecha material partículado y ruido. El circuito de filtrado de concentrado consta de:
Tanque de concentrado. Agitador del tanque. Bombas de alimentación a filtros. Filtros de presión Larox. Tanque y bombas de agua presurizada de agua fresca al filtro. Fajas transportadoras de concentrado. Tanque y bombas de retorno de agua presurizada. Grúa puente. Almacén de concentrados. Control de pantalla DCS.
La descripción de su funcionamiento lo podemos resumir desde cuando la pulpa de concentrado es recepcionada en el tanque de almacenamiento de concentrado, desde la descarga del espesador por medio de las bombas. Desde el tanque de concentrado es bombeado hacia los filtros por medio de las bombas, con una densidad de 1300 a 2100 gr/lt (30 a 70% sólidos). El concentrado bombeado ingresa a cada uno de los filtros de acuerdo a la secuencia de filtración programada y la pulpa de concentrado restante que no ingresa a los filtros retorna al tanque. En los filtros la pulpa de concentrado la pulpa es sometida a un proceso de filtración para obtener un concentrado seco con una humedad < al 10%. El concentrado seco obtenido descarga de los filtros en las fajas transportadoras que la llevan hacia el almacén de concentrados para su posterior despacho. El agua recuperada de la filtración es retornada hacia el espesador.
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Separación Sólido - Líquido Equipos de filtración a presión La Filtración en equipos tradicionales, tales como filtros rotatorios y filtros de banda, están siendo menos aceptables en la industria minera y a menudo son considerados inadecuados debido a su alto contenido de humedad, obligando hacer uso de secadores antes de obtener un producto final. Es así como los filtros de presión son considerados de una tecnología largamente reconocida como un método confiable y eficiente para lograr más bajas humedades y mejores rendimientos demostrando ser una solución eficaz para este problema. Los filtros a presión son equipos inherentes discontinuos. Al igual que los filtros rotatorios trabajan en ciclos, pero al contrario de estos deben detenerse para cargar la suspensión y para descargar el queque seco. En la filtración podemos identificar tres tipos de equipos: a) Filtros prensa de placas verticales, b) Filtros prensa de placas horizontales, y c) Filtros prensa de disco.
a) Filtro prensa de placas verticales En los filtros de presión de placas verticales la separación toma lugar en cámaras formadas entre las superficies de drenaje de placas filtrantes moldeadas que se mantienen unidas entre sí. Estas placas poseen orificios para la alimentación de pulpa y el drenaje líquido filtrado, las placas están fijas entre sí mediante una presión hidráulica, están montadas verticalmente sobre y entre dos barras laterales o suspendidas de vigas. Estas barras o vigas están conectadas en un extremo a un cabezal fijo o alimentador, mientras que por el otro extremo están conectadas a un cabezal de cierre. Las placas se comprimen entre sí mediante un arreglo de cierre de un pistón hidráulico en cuyo extremo se encuentra el cabezal móvil que empuja
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Separación Sólido - Líquido ordenadamente las placas contra el cabezal fijo, formando así una sola unidad filtrante compuesta por el grupo de placas de filtración. Partes del filtro prensa vertical. El filtro de prensa se compone básicamente de una base para el cabezal y un bastidor en el extremo, unidos mediante dos vigas laterales que sostienen el cabezal móvil (componente que ejerce la presión) y las placas del filtro, que van fijadas entre los cabezales móvil y fijo. La siguiente imagen muestra las partes principales del filtro de concentrado de cobre.
Componente Cabezal fijo Sistema de lavado de telas Barras rociadoras para lavado de la tela Rieles laterales superiores de soporte de la tela filtrante Sistema de control Celdas de carga Cabezal móvil Canal de descarga de la torta del filtro Cilindros hidráulicos paralelos Unidad hidráulica
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Nro. 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
Separación Sólido - Líquido Proceso de filtración: El proceso cíclico de la filtración por presión en los filtros de las placas verticales consta de las siguientes fases. Cerrado. Las placas son comprimidas a alta presión mediante un pistón hidráulico para evitar fuga de material por entre las placas y sellar las cámaras filtrantes. Alimentación. La alimentación de la pulpa se realiza por el ojal alimentador, o núcleo del cabezal fijo, donde la pulpa de concentrado es bombeada a lo largo de toda la longitud del filtro hasta llenar las cámaras de filtración. Como la pulpa fluye bajo presión, las partículas sólidas comienzan a distribuirse entre ambas caras de las telas filtrantes formando una capa inicial de torta de filtro o prerevestimiento. Esta capa de pre-revestimiento se transforma en el medio real de filtración y, a medida que la filtración continua, el espesor de esta aumenta gradualmente hasta que los queques de ambos lados del filtro se tocan o se unen. El bombeo continúa obteniendo una comprensión del queque formado, el que se detiene una vez que el flujo del líquido es prácticamente nulo. Es en este punto en que la bomba alimentadora se detiene.
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Separación Sólido - Líquido Limpieza.- La limpieza del residuo de pulpa que queda retenido en el interior del núcleo se realiza mediante agua a presión en contracorriente. El agua que queda retenida en el núcleo se elimina con aire comprimido. Esta etapa dura alrededor de 45 segundos. Soplado.- Aire a alta presión es introducido a las cámaras lo que genera un desplazamiento de humedad retenida en los poros del queque.
Descarga.- Una vez terminadas las etapas de filtración y comprensión, se abren las compuertas de la tolva receptora del queque en la parte inferior del filtro. Las placas del filtro se separan por retracción del pistón al accionar de un cilindro hidráulico. El queque cae sobre una correa trasportadora por simple gravedad.
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Separación Sólido - Líquido Lavado.- Antes de comenzar un compuertas de la nuevo ciclo, las tolva receptora del queque, son automáticamente cerradas para realizar el lavado de telas con agua y así eliminar las partículas del concentrado adheridas y mantener limpias las superficies de las placas y telas. Así se evita la probable colmatación o taponamiento de los poros de las telas y se reduce el desgaste por abrasión.
Principio de operación Las placas de filtro individuales están suspendidas en las barras laterales de la armazón del filtro. El proceso de filtrado se ejecuta dentro de (placa de cabeza) forma el extremo opuesto del filtro de presión y contiene las tuberías de alimentación y de descarga. La cabeza seguidora (cabeza móvil) va montada sobre las barras laterales y están conectadas con el émbolo del cilindro hidráulico, A medida que la cabeza seguidora es movida hacia la cabeza estacionaria, empuja las placas con las barras laterales para formar la pila (todas las placas se mantienen juntas) para el paso de filtración. Una bomba hidráulica operada manualmente suministra energía hidráulica al cilindro de doble acción. Después de que el filtro de presión es cerrado mediante el cilindro hidráulico, se bombea primero pulpa de pre-recubrimiento hacia la prensa.
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Separación Sólido - Líquido El pre-recubrimiento se mantiene el tiempo necesario como para que se deposite suficiente tierra diatomácea sobre las telas para obtener un filtrado claro. Luego, sin liberar la presión (para evitar que el pre -recubrimiento se caiga), la pulpa de alimentación es bombeada hacia el centro del filtro de presión. Luego se detiene la bomba de pre-recubrimiento. Inicialmente, la alimentación llena la cámara entre cada placa que está cubierta con una tela filtrante. Una vez que la cámara está llena con pulpa, comienza el proceso de filtración. A medida que la pulpa es bombeada bajo presión hacia dentro de la cámara, el líquido pasa a través de la tela filtrante, dejando los sólidos adheridos a la tela filtrante. Las cuatro esquinas de cada placa contienen un orificio circular, los cuales, cuando el filtro está cerrado, forman cuatro pasajes a través de todas las placas de filtro para sacar el filtrado. El filtrado llega a los pasajes de las esquinas mediante ranuras y orificios en las placas.
Detalle del orificio de descarga
Una empaquetadura de anillo o alrededor de los orificios de las esquinas en cada placa sella los pasajes. La presión del cilindro hidráulico, aplicada durante el proceso de filtración, comprime la tela filtrante y las empaquetaduras de las esquinas para evitar que las placas filtren demasiado. Cuatro pernos alrededor del orificio central a cada lado de la placa calzan con los cuatro pernos de la placa adjunta para mejorar la rigidez y firmeza del conjunto de la placa durante la compresión y filtrado. Cuando todas las cámaras de presión están llenas de sólidos, las válvulas de admisión están cerradas y la torta de filtro es pasada con aire para obtener un mejor secado. Se libera presión en la unidad hidráulica y las placas se retraen. Luego, el mecanismo desplazador de placa Air-trac, desplaza automáticamente cada placa una a una hacia la cabeza móvil (también se puede realizar el desplazamiento en forma manual). El mecanismo desplazador de placas accionado hidráulicamente engancha cada placa, la retrae hacia la cabeza móvil, se invierte y vuelve a enganchar la placa siguiente y regresa con la siguiente
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Separación Sólido - Líquido placa. El procedimiento continúa hasta que todas las placas han sido desplazadas hacia arriba contra la cabeza móvil. La torta de filtro gotea en la bandeja o es retirado manualmente de cada superficie de tela filtrante usando un raspador de torta (un dispositivo plástico similar a una espátula o en todo caso está) y cae en la bandeja ubicada debajo del filtro. Después de que todas las cámaras han sido vaciadas, el filtro de presión está listo para cerrarse y seguir con el siguiente ciclo de filtrado.
Detalle de los componentes de la cámara de filtrado.
Ejemplo de una pantalla del DCS
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Separación Sólido - Líquido b) Filtros al vacío. Hay cuatro tipos de filtros a vacío: El filtro de tambor, filtro de discos, el filtro de bandeja y el filtro de banda horizontal. Mientras los tres primeros son capaces de producir queques con humedades de hasta 12 a 18%, el filtro de bandas logra llegar a humedades menores, del orden de 8 a 10%. Filtro de discos. El filtro de discos consiste en un eje central que soporta un número determinado de discos, cada uno de los cuales está conectado a un equipo de vacío. Los discos tienen su parte inferior sumergida en la suspensión, de manera similar al caso del filtro de tambor. Cada disco está cubierto de una tela filtrante y, al igual que en el filtro de tambor, trabaja en ciclos de filtrado – secado – lavado – secado, y descarga a medida que el sistema de discos va girando. En los filtros de discos el lavado es más fácil de realizar. La ventaja de este equipo en comparación con el filtro de tambor, es su gran superficie por unidad de área de piso ocupada, ya que cada disco permite filtrar por ambas caras y se puede acomodar un número bastante grande de discos en un solo equipo. Otra ventaja es la forma modular por sectores en que están construidos los discos, lo que permite mayor facilidad y flexibilidad en el cambio de telas.
Filtros de discos al vacío
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Una variante de estos filtros de discos, son los filtros cerámicos. Los filtros cerámicos en apariencia y funcionamiento son muy similares a los filtros de discos convencionales. La diferencia estriba en que los sectores que componen los discos son placas de un material cerámico micro-poroso como elemento filtrante, basado en oxido de aluminio.
Partes del filtro de disco al vacío
Operación del filtro de discos
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Separación Sólido - Líquido Filtros de presión larox Los filtros de presión Larox tipo PF32, automáticos, de 4,065 m de largo por 2,590 m de ancho y una altura de 4,370 m, con un peso de 17,4 Tn. Dispone de 20 placas de 900 mm de largo por 750 mm de ancho cada una, con un área de filtración total de 31,5 m2 y con una lona TAMFELT tipo S2106-LIK3 de 59,4 m de largo x 1,05 de ancho, de permeabilidad 0,8 m3 / m2. TIPO LAROX PF 132 m2
132
piezas
22
Tela Filtrante TAMFELT (Polipropileno)
Ancho, mm Largo, mt
1700 128
Presiones Bombeo de pulpa Aire de Prensado Aire de Instrumentos Aire de Secado Agua de Lavado de tela
Kpa. Kpa. Kpa. Kpa. KPa.
200 – 1000 200 – 1600 mín. 600 400 – 900 700
Tiempos de Operación -Alimentación -Prensado -Secado
Seg. Seg. Seg.
120 – 180 60 – 120 60 - 120
Duración de un ciclo
min
8 – 12
Carga final por ciclo
W.M.T. (húmedas)
15
D.M.T/(m2 x hr)
0,6 – 0,7
W.M.T.
250 - 300
Área filtrante Número de placas
Rate de Filtración Régimen de producción (3 filtros)
Los Filtros Larox filtran el agua de la pulpa de concentrado proveniente de la descarga del espesador de concentrado y almacenada en el tanque con una densidad entre 1300 a 2100 gr/lt, la pulpa es presionada en una serie de compartimientos del filtro llamados placas. Los filtros separan las partículas sólidas de un fluido, haciendo pasar el fluido por un medio filtrante (tela filtrante) en el que se acumulan y retienen los sólidos en forma de torta o queque de filtración a una humedad < al 10%.
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Separación Sólido - Líquido El queque de filtración descarga a las fajas transportadoras que llevan el concentrado hacia la ruma de concentrado en el Almacén de Concentrados para su despacho final. Componentes del filtro LAROX.
Tela filtrante. Rodillo conductor de la tela. Rodillo centrador de tela más el rodillo impulsor de tela. Rodillo tensador de tela. Rodillo guiador. Mecanismo de levante de placas. Colector lateral de descarga. Tubería de distribución de alimentación. Válvula de lavado. Válvula de pulpa. Tubería de distribución de agua presurizada. Placas del filtro. Válvula check del agua presurizada. Panel de control. Spray de lavado de tela. Raspador de tela. Válvula de agua de lavado de tela. Tanque de agua de lavado de tela. Tubería del filtro. Aire para operación de válvulas. Válvula de drenaje de la tubería de distribución. Válvula de descarga de agua presurizada. Lubricador central para dispositivo de cierre. Dispositivo de cierre de placas de filtro Tanque de agua presurizada. Bomba de agua presurizada marca Grundfos CR32.
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Separación Sólido - Líquido
Partes del filtro Larox
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Separación Sólido - Líquido
Su función principal es eliminar el agua de la pulpa de concentrado. La pulpa de concentrado ingresa a los filtros por la tubería de distribución de alimentación a los filtros aperturándo la válvula V2 de alimentación respectiva de cada filtro y se deposita a presión en la cámara o compartimiento formado entre dos placas cerradas. En la parte superior del compartimiento formado por las placas se ubica un diafragma de jebe. Agua de alta presión empuja este diafragma presionando la pulpa contra la tela filtrante ubicada en la parte inferior del compartimiento, dejando pasar el agua de la pulpa a través de la tela filtrante y las parrillas dejando en el compartimiento el queque de filtración (sólidos con el mínimo de agua).
Principio de funcionamiento del filtro de placas
El queque luego es sometido a un proceso de secado con aire de baja presión durante un determinado tiempo, hasta obtener una humedad < al 10 %. El agua de retorno del prensado del diafragma de los compartimientos más el agua de lavado de tela filtrante y agua de limpieza de pisos fluyen por gravedad hacia la canaleta recolectora de cada filtro luego es dirigida hacia el tanque de retorno. Desde donde el agua es bombeada por medio de las bombas hacia el espesador de concentrado de cobre. El agua filtrada que pasa a través de la tela filtrante es direccionada por medio de una tubería recolectora de todas las placas hacia el tanque de agua filtrada ubicado a un costado del tanque de agua presurizada.
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Diagrama de flujo del Filtro Larox Pág. 83
Separación Sólido - Líquido Secuencia de operación del filtro larox La operación del filtro es controlada por tiempos preestablecidos en el panel de control de los filtros a través de controladores lógicos programables (PLC). Estos tiempos cronometrados, necesitan ser ajustados periódicamente en base al contenido de humedad del producto final de concentrado que se está filtrando y al espesor del queque de filtración que está en función de la densidad de la pulpa y tipo de mineral. Cuando se usa más de un filtro al mismo tiempo, el PLC coordina las secuencias de cada filtro de manera que no ingrese más de un filtro en la etapa de filtración (llenado de cámaras). El siguiente diagrama muestra la secuencia general de filtrado.
Secuencia de operación del Filtro Larox
En la secuencia de filtración siempre están operando las compresoras de aire para aire de secado. El sistema de control automático arranca y detiene el filtro automáticamente según se requiera, pero también puede operarse el filtro en modo manual por etapas si se requiere.
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Separación Sólido - Líquido La secuencia automática para el filtrado de concentrado consta de los siguientes pasos: Etapas de operación I II III IV V VI
Descripción Filtración (llenado de concentrado) Prensado Secado con aire Remoción y descarga del queque concentrado Lavado de la tela filtrante Cierre mecánico
Etapas de operación. I. Filtración (llenado de concentrado). Cuando las placas del filtro son cerradas y selladas en un paquete por medio de un cierre hidráulico, se abren las válvulas de ingreso V2 de pulpa de concentrado hacia las 20 cámaras del filtro, la pulpa es alimentada a través de la tubería de distribución dentro de cada cámara del filtro a una presión de bombeo de 2,5 bar aproximadamente. La pulpa a la presión de alimentación se deposita sobre la tela filtrante hasta llenar la cámara empezando a formarse el queque de filtración sobre la tela, liberando el restante de pulpa a la tubería colectora que retorna hacia el tanque verde. Durante esta etapa, el aire que pueda quedar en la cámara de prensado escapa a medida que el diafragma es desplazado hacia la parte superior de la placa base por el colector de filtrado.
Etapa de filtración
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Separación Sólido - Líquido Etapa FILTRACIÓN. II. Prensado. La válvula de agua de prensado V4 cambia a la posición de cerrado para dar ingreso del agua presurizada a los diafragmas del filtro y se suministra agua a alta presión (145 psi) hacia cada cámara del filtro entre el diafragma y la placa base superior. Esto empuja el diafragma contra el queque del filtro, prensando el queque contra la tela filtrante, separando el líquido filtrado del queque. Cuando el tiempo cronometrado llega al final del tiempo establecido, la válvula de agua de prensado cambia a la posición de descarga (se abre la válvula V4).
Etapa de prensado
III. Secado con aire. El secado del queque de filtración se logra con aire comprimido (80 psi). La válvula de ingreso de aire de secado V6 se abre y el aire comprimido ingresa a cada cámara del filtro, entra en contacto con el queque filtrado reduciendo la humedad y sale por la tubería colectora de filtrado. El aire de secado empuja el diafragma hacia la placa base superior y el agua de prensado que pueda quedar por encima del diafragma sale por la válvula V4 de salida de agua de prensado. El aire de secado fluye por el queque y reduce el contenido de humedad y al mismo tiempo vacía la cámara de filtrado. Cuando la
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Separación Sólido - Líquido señal del cronómetro de secado llega al final del tiempo establecido, la válvula V6 de ingreso de aire para secado se cierra
Etapa de secado
IV. Remoción y descarga del queque de concentrado. Si la faja transportadora que recibe el queque de concentrado de los filtros está funcionando, la válvula de drenaje del distribuidor múltiple se abre para liberar cualquier presión. Luego el conjunto de placas se separa mediante el mecanismo de cierre, una vez que llega la placa móvil al límite inferior. Arranca el motor de accionamiento de la tela filtrante y el queque de concentrado en la tela filtrante se descarga por ambos extremos del filtro hacia los chutes de descarga que alimentan a la faja transportadora.
Descarga del queque
V. Lavado de la tela filtrante. Con la finalidad de mantener las propiedades filtrantes de la tela, una parte de la misma se lava después de cada ciclo de filtración. Este lavado tiene lugar después de que la tela filtrante deja la última placa del filtro. La válvula V9 de agua de lavado se abre y fluye por los sprays de lavado de tela.
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Separación Sólido - Líquido
Lavado de tela del filtro
VII. Cierre mecánico. Una vez terminado el lavado de la tela y de las tuberías de distribución, el conjunto de placas se cierra mediante mecanismo de cierre y el filtro se encuentra listo para comenzar otro ciclo.
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