SEPARACION SÓLIDO-LÍQUIDO
Esta fase del proceso de concentración de minerales, consiste en las operaciones unitarias destinadas a eliminar el agua de los productos intermedios o finales de una planta concentrad concentradora. ora.
SEPARACION SÓLIDO-LÍQUIDO
Esta fase del proceso de concentración de minerales, consiste en las operaciones unitarias destinadas a eliminar el agua de los productos intermedios o finales de una planta concentrad concentradora. ora.
Separación Sólido-Líquido
Sedimentación
Filtración
Centrifugación
SEDIMENTACION
Es la separación parcial o la concentración de las partículas sólidas suspendidas en un líquido, mediante asentamiento por gravedad.
OPERACIONES DE SEDIMENTACION
Espesamiento
CLARIFICACION
ESPESAMIENTO
Espesamiento es un proceso de sedimentación continuo mediante el cual se reduce el contenido de agua de los productos de la concentración hasta obtener una pulpa de alto contenido de sólidos ( underflow)
CLARIFICACION
El objetivo de la clarificación es eliminar una cantidad relativamente pequeña de partículas suspendidas y obtener un efluente claro.
Procesamiento de minerales
Plantas de tratamiento de aguas
Plantas de tratamiento de agua residual
Plantas de tratamiento de efluentes
Sistemas de dispersión
Son sistemas multifásicos, compuestos de dos o tres fases – –
Clasificación según el tamaño de partícula – –
Una fase contínua (medio dispersante) Una o dos fases discontínuas (fases dispersas)
Suspensiones, partículas mayores que 1 micron Coloides, desde 1 micron a 10 angstrom
Las pulpas tienen características de suspensiones y coloides a la vez.
Estabilidad de las dispersiones
Cuando el sistema no es estable, se separan ambas fases por sedimentación de la fase sólida debido a la fuerza de gravedad. Una suspensión es un sistema naturalmente inestable. La velocidad de separación de ambas fases está determinada por la propiedades físicas de ambas fases y la concentración de la fase sólida
Estabilidad de las dispersiones
A medida que la partícula es más pequeña, menor es el efecto de la fuerza de gravedad. A este nivel, son significativos factores tales como las fuerzas de atracción y repulsión entre las partículas. Si predominan las fuerzas de repulsión, el sistema se mantiene estable En caso contrario, las partículas sedimentan solas o forman agregados.
TIPOS DE SEDIMENTACIÓN En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se pueden producir cuatro tipos de sedimentación:
Sedimentación discreta (tipo 1) Discreta (Tipo 1):
Sedimentación de partículas en una suspensión con concentración de sólidos baja. Las partículas sedimentan como entidades individuales, sin haber interacción con partículas vecinas.
Sedimentación floculenta (tipo 2) Floculenta (Tipo 2):
Sedimentación de partículas de una solución diluida, que floculan durante el proceso. Al aglomerarse, aumentan su tamaño y su masa, por lo tanto también su velocidad de sedimentación.
Sedimentación retardada (tipo 3) Retardada (l l am ad a t am b i é n en blo qu e o zonal) (Tipo 3):
Corresponde a una suspensión de concentración intermedia, en la cual las fuerzas interpartículas son suficientes para entorpecer la sedimentación de las partículas vecinas, haciéndolas sedimentar como una sola unidad.
Sedimentación Sedimentació n por compresión (tipo 4) Por com presió presión n (Tipo 4):
Cuando la concentración de partículas es tal que éstas forman una estructura, la sedimentación sólo puede darse por compresión, debido al peso de las partículas que se van añadiendo.
ESPESAMIENTO
Ocurre por sedimentación de las partículas y se considera como una primera etapa de desaguado.
Baja concentración
Concentración
Régimen de sedimentación particulado
De sólidos
Régimen de zona de sedimentación
Alta concentración Partículas discretas
Régimen de compresión Partículas floculentas
ESPESAMIENTO
Produce lodos de 45 – 75% de sólidos y líquidos turbios con menos de 1% de sólidos. La sedimentación se realiza en equipos denominados espesadores.
ESPESADOR
Son unidades intermitentes o continuas y consisten en tanques de relativamente poca profundidad, desde los cuales se separa el líquido claro por su parte superior y la suspensión espesa queda en el fondo.
FUNCION DEL ESPESADOR
Es concentrar los sólidos en suspensión mediante asentamiento por gravedad para lograr un balance de materia en régimen estacionario con extracción continua de sólidos.
PRUEBAS DE SEDIMENTACIÓN EN LABORATORIO
Curva de Sedimentación. Se vierte la muestra de la pulpa en una probeta cilíndrica graduada (de 1 m de altura) se agita bien y se va midiendo el descenso de la interfase líquido clarificado y pulpa tomando los tiempos.
Concentración clara
Ho H1
H2 Sólidos H3
comprimidos H4 Tiempo
FORMACIÓN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIÓN
FORMACIÓN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIÓN H
H
Tiempo
Tiempo
CURVA DE SEDIMENTACIÓN Profundidad Ho H1 H2 H3
H4 t1 t 2
t3
tiempo
CURVA DE SEDIMENTACION Profundidad Zona de velocidad constante Punto de compresión
Zona de transición Punto crítico Segunda zona de velocidad
Tiempo
Profundidad
Zona de agua clarificada Zona de subsidencia o sedimentación libre
Zona de sedimentación retardada Zona de compresión tiempo
CLARA
DISCRETA
FLOCULENTA RETARDADA
COMPRESIÓN
ESQUEMA DE UN ESPESADOR Zona de agua clara
Alimentación Rebose
Zona de clarificación Zona de espesamiento
Agua Sólidos
Descarga de pulpa densificada
ZONAS DE ESPESADOR INDUSTRIAL ZONA DE AGUA CLARIFICADA
ZONA DE ALIMENTACIÓN ZONA DE TRANSICIÓN ZONA DE COMPRESIÓN
ESPESADOR CONVENCIONAL
ESPESADOR CONVENCIONAL
ESPESADOR CON ALIMENTACIÓN PERIFÉRICA
ESPESADOR CON ALIMENTACIÓN CENTRAL
PARTES DEL ESPESADOR Caja de alimentación
overflow
alimentación
A
B C D
underflow
Cilindro de alimentación. Tanque. Brazos de rastrillo. Paletas. Mecanismo de propulsión de los rastrillos.
CILINDRO DE ALIMENTACIÓN
Sirve para orientar la dirección del chorro de pulpa de entrada, disminuir su energía cinética e introducir el material a una profundidad adecuada.
TANQUE
Puede ser de acero, madera o de concreto. Su función primordial del tanque es proporcionar el tiempo de retención para el espesamiento y clarificación de la pulpa ingresante.
CANAL DE REBOSE
Recoge el rebose clarificado y lo lleva a su salida correspondiente. El efluente clarificado se elimina por medio de un canal periférico, localizado dentro o fuera del tanque.
OVERFLOW
Es el agua decantada que abandona el estanque en forma de rebalse u overflow, con un contenido de sólidos muy débil o casi nulo.
BRAZOS DE RASTRILLO
Conducen los sólidos sedimentados hacia el cono de descarga. Mantienen la fluidez en el material decantado en el fondo, para asegurar remoción hidraúlica. Incrementa el contenido de sólidos.
PALETAS
Normalmente en brazos distintos a los de rastrillos ubicados en ángulos de 90 respecto a aquellos que sirven para remover los sólidos en el cono central de descarga y conducir hacia el orificio de salida °
MECANISMO DE PROPULSIÓN DE LOS RASTRILLOS
Provee el torque que mueve los brazos contra la resistencia de los sólidos espesados de gran diámetro.
TIPOS DE MECANISMOS BASICOS
SOPORTADO POR PUENTE
Son generalmente de un diámetro superior a los 30 metros. Son capaces de transferir cargas a la periferia del tanque. Son capaces de dar una concentración de efluente inferior más consistente.
COLUMNA CENTRAL
Suelen tener un diámetro de unos 20 m o algo más. El mecanismo está soportado por una columna central de acero o de hormigón. Los brazos de arrastre están unidos a un sistema de impulso que gira alrededor de la columna central.
MECANISMO DE IMPULSO
Suelen ser de engranaje recto de acero o hierro montado sobre cojinetes, piñones u otro engranaje, transportado a su vez por cinta de engranaje de acero endurecido. También pueden ser sistemas hidraúlicos de impulso.
MECANISMO DE ARRASTRE
Ayuda a desplazar los sólidos sedimentados hasta el punto de descarga. Ayuda en el espesamiento de la pulpa al romper los puentes de flóculos, permitiendo la salida del fluido y la consolidación de flóculos.
DISPOSITIVOS DE EXTRACCION
Los sólidos concentrados se eliminan del espesador: mediante una bomba centrífuga para precipitados o. bien por una bomba de desplazamiento positivo.
CAPACIDAD DE UN ESPESADOR
Producir un líquido claro sobrenadante, mediante el asentamiento de sólidos suspendidos. Para espesar el lodo mediante eliminación de líquido.
AREA DEL ESPESADOR
Para cualquier grado de alimentación, el área del equipo de sedimentación controla el tiempo permitido para el asentamiento de partículas. La profundidad controla el tiempo permitido para espesar el lodo.
ESPESADOR DE ALTA DENSIDAD
Se pueden diseñar para producir efluentes inferiores de una alta viscosidad aparente, permitiendo la eliminación de precipitados de desecho a una concentración que evita la segregación de partículas finas y gruesas. Utiliza un lecho más profundo para aumentar la capacidad del espesador.
ESPESADORES DE ALTA VELOCIDAD
Se utiliza también floculantes para maximizar la carga lo que aumenta su capacidad. Son generalmente espesadores de tamaño medio o pequeño tipo puente.
AREA UNITARIA
ESPESADOR CONVENCIONAL
ESPESADOR DE ALTA VELOCIDAD DOSIS DE FLOCULANTE
COAGULANTES Y FLOCULANTES
Son ampliamente utilizados para mejorar la velocidad de sedimentación para reducir el diámetro del espesador. También mejora la claridad del overflow y/o la densidad del underflow. Tanto la coagulacìón como la floculación son típicamente considerados en el diseño de clarificadores, mientras la floculación es sólo una etapa en el diseño de espesadores.
