7. DETERMINACIÒN DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÒN.pdf

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE BENEFICIO DE MINERALES

PRÁCTICA N°7 DE BENEFICIO DE MINERALES DETERMINACIÒN DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÒN

PRESENTADO POR: JASBLEIDY JOHANNA NIÑO URIBE CATALINA ROJAS SARMIENTO DAVID LEANDRO PINZÓN CASTAÑEDA JHAIR ENRIQUE ÁVILA QUIROGA

PRESENTADO A: PROFESOR: WALTER PARDAVE LIVIA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2014

2120716 2120714 2022853 2120719


INTRODUCCIÓN La sedimentación es un proceso de operación unitaria en el cual debido a la acción de la gravedad se genera una suspensión concentrada de partículas (finas o gruesas) dentro de un líquido, generando asi la separación. Este mecanismo es ampliamente utilizado en la industria minera ya que es de gran facilidad a pesar que su rendimiento no es tan alto debido a que en el proceso de están involucrados otros factores como corrientes de turbulencia, desestabilización de la cama de lodos, tamaño, peso, pH de la suspensión o pulpa, la viscosidad del medio que la suspende, la densidad relativa del medio que la suspende, las fuerzas que interactúan entre las partículas suspendidas ( que sean atrayentes o repelentes); y dependiendo de la factibilidad de todos los anteriores factores depende el rendimiento del proceso; uno de los factores más importantes para la sedimentación es la densidad de los minerales; la cual facilita la separación.

OBJETIVOS Objetivo General Comprender el proceso de sedimentación tanto de partículas como de una solución sólida, con el fin de calcular experimentalmente la velocidad del proceso.

Objetivos específicos Comprender el mecanismo de sedimentación que se aplica en un espesador y que características físicas y químicas de la pulpa afectan la velocidad de sedimentación. Estudiar la ley de Stokes para entender que propiedades físicas de las partículas sólidas influyen sobre la velocidad de sedimentación. Calcular la velocidad de sedimentación de una pulpa de mineral y la velocidad de partículas sólidas de diferentes tamaños.



EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS Un recipiente de forma rectangular con 40 cm de agua. Espesador con 100o ml de agua. 130 gr de Mineral. 30 partículas de mineral.

FUNDAMENTO TEÓRICO Sedimentación: Es la operación unitaria, que consiste en separar gravimétricamente una suspensión o una pula utilizando la velocidad de sedimentación de las partículas sólidas. El proceso de sedimentación se puede acelerar mediante el uso de floculantes, los cuales se encargan de formar redes poliméricas que atrapan las partículas sólidas finas y aceleran la sedimentación.

1. Sedimentación de pulpa de minerales: Variables que afectan el proceso de sedimentación: PH de la pulpa Temperatura de la pulpa Floculantes Gravedad especifica del solido Viscosidad de la pulpa Porcentaje de sólidos en la alimentación y descarga

2. Sedimentación de partículas sólidas: Se aplica la ley de Stokes, esta ley indica que las partículas se sedimentan más fácilmente cuando mayor es su diámetro, su peso específico comparado con el del líquido y cuando menor es la viscosidad del mismo. Para aumentar la velocidad de sedimentación se requiere aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que se agreguen unas a otras, este proceso se conoce como floculación.



Tipos de sedimentación: Simple: ocurre cuando las partículas que se sedimentan no cambian de forma, tamaño ni de densidad durante el proceso. Inducida: Ocurre cuando las partículas que se sedimentan son aglomerables, y durante la sedimentación se combinan entre si cambiando de forma, tamaño y de peso específico.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1) Realizar tres grupos de 10 partículas del mismo tamaño, el diámetro promedio de las partículas de los tres grupos debe de ser distinto. 2) Tomar el tiempo en que las partículas del primer grupo tardan en reconocer una distancia de 40 cm de agua en un tanque. 3) Repetir el paso 2 para los otros dos grupos de partículas. 4) Pasar por tamices un mineral y el pasante de la malla 100 se debe de agregar en balde con agua. 5) Agregar la pulpa a un espesador hasta tener 1000 ml. 6) Agitar el espesador. 7) Tomar el tiempo en que las capas de solución solida se sedimentan 2 ml.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Parte I PARTÍCULAS GRUESAS Tamaños

Log(Dp)

Dp2

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

1.Pequeña

-0,111

0,599

1,295

1,245

1,55

1,46

1,655

1,645

1,395

1,42

1,465

1,515

2.Mediana

0,112

1,672

1,04

1,195

1,27

1,66

1,135

1,47

1,505

1,15

1,275

1,395

3.Grande

0,322

4,395

0,945

0,87

0,79

1,185

0,96

1,135

1,05

0,955

1,12

0,88

Tabla Nª1. Caída de partícula en el fluido; h=45 cm. t (prom)

LOG(t)

1,465

0,166

1,310

0,117

0,989

-0,005


t8

t9

t10


Para hallar la velocidad promedio de sedimentación (Vs), tenemos que:

 = ∆ ∆ Dónde: ∆y: espacio recorrido por las partículas. ∆t: tiempo que se necesita para recorrer dicha distancia. Para esta práctica se trabajó con tres tamaños de partículas, para cada una de ellas se tomaron 10 (diez) tiempos los cuales se promediaran para el respectivo calculo y la partícula se lanzó a una distancia de 45 [cm]. Entonces tenemos que:

∆ = 45 []

Partícula Tamaño 1:

, [] =,  = , []  Partícula Tamaño 2:

, [] =,  = , []  Partícula Tamaño 3:

, [] =,  = , [] 



GRÀFICAS GRÀFICA N° 1 VELOCIDAD DE SEDIMENTACION Vs DP

Vsedimentación Vs Dp2 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

1

2

3

Dp2

4

5

[cm2]

GRÁFICA N°2 LOG (VS) Vs LOG (Dp)

Log(Vs) Vs Log(Dp) 1,68 1,66 1,64 1,62 1,6 1,58 1,56 1,54 1,52 1,5 1,48 1,46

s V

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

Dp


0,25

0,3

0,35


PARTE II PARTÍCULAS FINAS Vsedimento (ml) 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 148 110

tsedimento (s)

Ln(t)

Ln(V)

47 72 94 112 138 164 187 228 255 284 306 325 352 380 409 431 458 473 1133

3,8501476 4,27666612 4,54329478 4,71849887 4,92725369 5,09986643 5,23110862 5,42934563 5,54126355 5,64897424 5,7235851 5,78382518 5,86363118 5,94017125 6,01371516 6,06610809 6,12686918 6,15909539 7,03262426

6,85646198 6,80239476 6,74523635 6,68461173 6,62007321 6,55108034 6,47697236 6,39692966 6,30991828 6,2146081 6,10924758 5,99146455 5,85793315 5,70378247 5,52146092 5,29831737 5,01063529 4,99721227 4,70048037

Tabla Nª2. Datos experimentales para el cambio del volumen Vs tiempo (partículas finas).

En esta segunda parte cuando se trabajó con las partículas finas, se procedió a introducir un mineral fino en agua, a fin de obtener el cambio de altura en volumen conforme al tiempo.



GRÁFICA:

Ln(H) vs Ln(t)

8 7 6 5 ) H ( 4 n L 3 2

y = -0,9012x + 11,013 R² = 0,8518

1 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

Ln(t)

Para las partículas finas se encuentra que la velocidad de sedimentación es la pendiente de la curva, al realizar la regresión lineal, es decir, 0,9012; con un grado de correlación de 0,8518.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES Para aumentar la velocidad del proceso de sedimentación se tiene que trabajar con partículas de diámetro grande y en medios que tengan menor peso específico que el de la particular, también se tiene que tener en cuenta que la viscosidad del medio acuoso debe ser muy pequeña. En la industria se aplica el proceso de sedimentación; el espesador se encarga de separar partículas sólidas contenidas en una pulpa. En estos procesos se tienen que tener en cuenta las propiedades físicas y químicas de las partículas. UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2014


Durante el proceso de sedimentación las partículas finas necesitan un mayor tiempo para sedimentarse que las partículas grandes por lo cual su velocidad de sedimentación es menor. Esto se debe a que el tamaño de las partículas finas con respecto al de las partículas gruesas es muy pequeño y según la ley de Stokes las partículas con diámetro mayor tendrán una velocidad de sedimentación más grande.

APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA PRÁCTICA El proceso de sedimentación tiene aplicaciones durante la potabilización del agua, durante el tratamiento de aguas residuales, al retirar la materia solida fina y orgánica. El agua pasa por un dispositivo de sedimentación donde se depositan los materiales para su eliminación.

BIBLIOGRAFÍA [1] N. PEREZ, «ESPESAMIENTO Y FLOCULACIÓN,» SCRIBD, 2011. [En línea]. Available: https://es.scribd.com/doc/62959658/Clase-07-Espesamiento-yFloculacion. [Último acceso: 11 FEBRERO 2015]. [2] J. F. C. Jara, «Sedimentación y espesamiento de minerales,» monografias , [En línea]. Available: http://m.monografias.com/trabajos82/sedimentacion-yespesamiento-minerales/sedimentacion-y-espesamiento-minerales2.shtml. [Último acceso: 10 Febrero 2015]. [3] L.

P. L. M. L. S. C. Iván A. Salazar, «OPERACIONES UNITARIAS“EQUIPOS EN SEDIMENTACION”,» SLIDESHARE, 20 NOVIEMBRE 2013. [En línea].

Available: http://es.slideshare.net/ivanramma/sedimentacion-2. [Último acceso: 10 Febrero 2015].


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