MÁQUINAS DE FLOTACIÓN MECÁNICA O CONVENCIONAL CELDAS DE GRAN VOLUMEN 1.-MÁQUINAS DE FLOTACIÓN DOOR-OLIVER Basado en el comportamiento hidrodinámico de celdas prototipo probadas experimentalmente con pulpas industriales de diferentes tipos de minerales. Estas características de comportamiento incluyen una zona turbulenta de mezcla en la parte inferior de la celda, ausencia de embanques de arena, una zona tranquila, una zona de enriquecimiento y una zona estable de espuma.
El mecanismo en sí de estas ce ldas, consiste de dos partes, El Rotor y el Estator . Los propósitos del ROTOR son: Debe realizar el trabajo de una bomba, manteniendo en suspensión las partículas de mineral, sobre todo en las partes inferiores de la celda. Debe dispersar eficientemente el aire e n toda la pulpa. Este mecanismo que en sí es una bomba de alta eficiencia, permite manejar grandes caudales con consumos energéticos relativamente bajos. La alta eficiencia del rotor permite una buena suspensión de las partículas finas y gruesas. Por tener e l rotor la zona de succión en la parte inferior de la celda, permite coger y dispersar aquellas partículas que se hayan asentado. El flujo positivo de la pulpa y la profundidad del rotor, dispersa las partículas finas de aire a través de toda la celda y en las zonas más bajas, aumentando el contacto con las partículas de mineral y mejorando las posibilidades de flotación. El propósito del ESTATOR, es desviar el flujo de pulpa descargada tangencialmente por la rotación del rotor en corrientes de pulpa dirigidas radialmente, lo que mejora la recirculación de la pulpa y ayuda a
evitar los remolinos al interior de la c elda. Estos remolinos, inhiben la formación de una capa estable de espuma en la superficie de la pulpa. El flujo de pulpa es dirigido por el estator hacia los lados y restringe la turbulencia en la ce lda de las regiones bajas, donde la suspensión es importante y deja la parte superior de la celda sin perturbaciones, mantiene las partículas en suspensión y favorece la dispersión del aire. El Diseño del tanque de la Celda ayuda a que las partículas de sólido más gruesas fluyan hacia el mecanismo para favorecer su suspensión. La pulpa se conduce por e l fondo del tanque hacia el rotor, desde donde se expele en forma radial por su parte superior. Esto se ve favorecido por la forma redondeada del fondo de la celda, que t iene un perfil tipo U. El tiempo de residencia es crítico para mejorar los rendimientos metalúrgicos y este diseño ha reducido el fenómeno de cargas cortocirc uitadas, permitiendo de este modo, que los tiempos de residencia en la Planta, sean muy cercanos a los tiempos de diseño.
2.-MÁQUINAS DE FLOTACIÓN WEMCO Consiste de un rotor estrella (1) suspendida en la pulpa dentro de un tubo de r ecirculación (3) al fondo de la celda y un tubo cilíndrico (2) en la parte superior de la celda. Alrededor del rotor está instalado el dispersor (4) como un cuello con orificios a través de los cuales pueden pasar las tres fases de material. En operación, al girar el impulsor gener a un vórtice en la pulpa que se extiende desde la parte interior media del tubo cilíndrico, a través del rotor , hacia abajo hasta la parte superior del tubo de recirculación. Esto en el centro del vórtice genera un vacío, lo cual succiona aire por el orificio superior de e ntrada (6) hacia el interior del rotor. Este aire al circular entre las hojas del rotor, se mezcla con la pulpa la cual es simultáneamente circulada por el rotor desde el fondo de la celda a través del t ubo de recirculación hacia el rotor. Una vez que esta mezcla pasa por el dispersor, no existe más acción mecánica de mezclado y el conjunto de partículas flotables y burbujas de aire se separa del resto de la pulpa flotando hacia la parte superior de la celda. El faldón (5) modifica el flujo originando una zona tranquila favorable a la formación de un colchón de espuma e stable. Mientras que todos los mecanismos indicados anteriormente son interdependientes e influencian mutuamente los patrones hidrodinámicos de flotación de la celda, el rotor y el difusor son los dos elementos más importantes. El diámetro del rotor es la clave para extrapolar la máquina de flotación, siendo el parámetro dominante en la determinación de: Transferencia de aire, y Capacidad de circulación del mecanismo. La capacidad para auto-inducir el aire y la recirculación de líquido del rotor, se determina también por la velocidad de operación y su sumergencia en la pulpa. Esta sumergencia se define como la distancia vertical entre la parte superior del rotor y la superficie de la pulpa cuando el rotor no está e n operación. El funcionamiento hidrodinámico de un mecanismo de flotación puede ser representado por un número de intensidad de fuerza, por un número que indique el flujo de aire, por la velocidad del rotor y por la sumergencia del mismo. 1. Cuando la sumergencia del rotor se mantiene constante un aumento en la velocidad del rotor produce un aumento en la capacidad de transferencia de aire y fuerza. También aumenta la velocidad del líquido. 2. Manteniendo constante la velocidad del rotor, un aumento e n la sumergencia del rotor, provoca un aumento en la fuerza requerida por el rotor y una disminución en la capacidad de tr ansferencia de aire. El aumento de fuerza del rotor es proporcional al aumento de la capacidad de recirc ulación del líquido debido a la mayor sumergencia del rotor manteniendo la velocidad constante.
3.-MÁQUINA DE FLOTACIÓN SMARTCELL WEMCO
Optimiza los objetivos mecánicos de los sólidos en suspensión, la distribución de aire y colección de espuma se logre con un grado alto de fiabilidad y eficacia, el sistema también debe responder dinámicamente a la velocidad del alimento cambiante y características. Logra ambos objetivos combinando el mecanismo probado WEMCO 1+1, reconfigurado para mejorar la eficacia de energía, con un sistema experto de control incluido. El rendimiento confiable se construye sobre un mecanismo probado. La serie de Smart Cell retiene el mecanismo robusto de W EMCO 1+1 de aeración que ha sido probado en miles de instalaciones en todo el mundo. Su cojinete de hierro colado macizo mantiene la alineación del árbol exacta bajo toda la carga y momentos, asegurando una vida de servicio larga. El flujo de aire inducido proporciona aireación eficiente, simplicidad mecánica y economía. Como la WEMCO 1+1, la SmartCell puede repararse en línea y puede reiniciarse fácilmente bajo carga llena. La nueva configuración de la celda se aprovecha eficiencia mecánica. Toda máquina SmartCell caracteriza el diseño de una nueva configuración de la celda para perfeccionar la eficiencia de energía, de aire ación y mezclando. Las características claves incluyen un tanque cilíndrico, un tubo de calado cónico y un arrem olinador de espuma. El tanque cilíndrico mejora la eficiencia de mezclado y la distribución de aire porque todos los puntos en la periferia del tanque son equidistantes de la descarga del rotor. El me zclamiento uniforme se refleja en la superficie me diante un nivel de espuma estable que hace la máquina SmartCell una opción obvia para la etapa de limpieza (Cleanner) tanto como la aplicación a la etapa de desbaste (Rougher). El tubo de calado cónico mejora el bombeo, la circulación y la suspensión de los sólidos. Se reduce el cortocircuito aumentando las oportunidades de contacto burbuja-partícula con un impacto positivo en el rendimiento metalúrgico. El arremolinador de espuma acelera el transporte de los sólidos por la superficie de la celda, reduciendo el tiempo de residencia en la fase espuma y el ingreso de aire requerido para mantener la espuma. Acortando los intervalos de recuperación traducido directamente e n la economía de energía de aireación. Los parámetros de operación sujeto a control incluyen: La proporción de aireación. Volumen de Máquinas de flotación SmartCell La velocidad del Mecanismo. Aplicación m3 ft3 El nivel de la pulpa. Escala piloto 0,05 1,8 La profundidad de espuma. 0,15 5,3 La dosificación del reactivo. Fabricación de 5 180 Cantidad de agua de lavado del alimento. máquinas de 10 350 flotación SmartCell
20 30 40 60 70 100 130 160 200 250
710 1060 1410 2120 1470 3530 4590 5650 7060 8830
El fondo plano: Más aprovecha el proceso. Basado solamente en los cambios de diseño mecánico la Máquina de flotación WEMCO el SmartCell ofrece reducciones en cambio consumo de energía de 30 – 40 % comparado con máquinas de flotación WEMCO 1+1 convencional. La incorporación de sistemas de control expertos promete ganancias aún mayores en eficiencia de operación y rendimiento metalúrgico.
4.-MÁQUINAS DE FLOTACIÓN OUTOKUMPU El diseño de la Celda OUTOTEC denominada OK Tank Cell, de 100 m3, permite el uso de más variables en la solución del problema de flotación existente. Esta celda ha sido diseñada de manera que las variables que pueden usarse para optimizar y controlar el proceso de flotación son: Mecánicas: Diámetro y diseño del rotor. Diseño del estator. Espacios libres inferiores y radiales. Distancia de transporte de la espuma.
Operativas: Cantidad o tasa de adición de aire. Espesor del colchón de espuma. Velocidad del impulsor. Superficie de espuma
Bajo estas consideraciones diseñó el mecanismo llamado “Free Flow” cuya principal característica es el dimensionamiento de los componentes del flujo. Para que se suspenda las partículas gruesas, el volumen de flujo de mezcla principal denominado F2 deberá ser grande. El concepto de TankCell reúne un rango de conocimiento de flotación diferente a algo desarrollado antes. Los elementos mayores de importancia incluyen: Excelente capacidad de mezclando y dispersión del aire.
La selección del mecanismo se basa en e l tamaño de partícula. El patente arremolinamiento de la espuma y control del áre a superficial. El acercamiento del reactor unitario a la curva cinética. El control inteligente integrado.
5.-CELDAS DE FLOTACIÓN SVEDALA RCS (REACTOR CELL SYSTEMS) El desarrollo de SALA, también hace importante contribución en el desarrollo de máquinas de flotación en Europa, especialmente en Escandinava, En 1940 el profesor K ihlstedt desarrolló una celda de flotación BFP (Boliden Flotación Propeler), esta máquina fue circular e n el fondo y de sección rectangular en la parte superior, eficiente en flotación de finos y medios, tuvo un é xito comercial y su aplicación se extendió en varios países, hasta la fusión que hubo con Denver Equipment. El más importante cambio desde 1970 debido a expansión de operaciones mineras de gran tamaño y de bajas leyes, fue el desarrollo de máquinas de flotación de gran tamaño que aseg uraban operaciones mineras realmente rentables, estas operaciones hicieron presión en el mercado por equipos en general, r ealmente gigantes. Fue en estas circunstancias que se desarrollan las Celdas de Flotación Svedala RCS (Reactor C ell Systems), con la experiencia de muchos años de Denver y Sala, se empieza la introducción de esta nueva tecnología en celdas circulares de flotación, con el sistema mecánico de agitación DV, que pe rmitió disponer de equipos de flotación en el rango de tamaños siguiente: Un mecanismo de flotación es casi imposible de diseñar sobre la base de principios teóricos, por las diferentes funciones y factores que intervienen y que deben ser tomados en cuenta, por lo tanto el nuevo diseño debe ser probado en forma exhaustiva, y durante el desarrollo del nuevo concepto Svedala DV (Deep Vane) los criterios tomados en cuenta fueron los siguientes:
Creación de patrones de flujo en la celda para permitir una buena suspensión de sólidos en todo su volumen. Un eficiente contacto de partículas de m ineral con las burbujas de aire. Eficiente dispersión y distribución de aire en todo el volumen de la celda. Minimizar la alta velocidad en la zona de dispersión para evitar desgastes e xcesivos. Minimizar el consumo de energía. Excelente bombeo radial con un fuerte r etorno en el impulsor, generando un doble patrón de flujo, como se muestra en la figura siguiente.
DISEÑO DEL MECANISMO
