Laboratorio de Procesamiento de Minerales
Quispe Rivera ,Gian Carlos Silva Rojas ,Jhosemir Torres Mesta ,Alejandro
- 03 - A : 27 de Noviembre : 4 de Diciembre
Laboratorio de Procesamiento de Minerales
I.
OBJETIVOS Adquirir el adiestramiento requerido a fin de ejecutar pruebas de sedimentación en planta piloto. Evaluar las variables que influyen en las operaciones de sedimentación y filtración de pulpas minerales. Identificar los lazos de control del proceso de desaguado que permitan al supervisor evaluar las variables operativas más importantes •
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II.
MARCO TEORICO SEDIMENTACIÓN: Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las partículas en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor que el fluido. La remoción de partículas en suspensión en el agua puede conseguirse por sedimentación o filtración. De allí que ambos procesos se consideren como complementarios. La sedimentación remueve las partículas más densas, mientras que la filtración remueve aquellas partículas que tienen una densidad muy cercana a la del agua o que han sido re-suspendidas y, por lo tanto, no pudieron ser removidas en el proceso anterior. FILTRACIÓN: Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas. La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo xx. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diversa y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras. La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano. FLOCULANTES: 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
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orgánicos de alto peso molecular de base poliacrilamida con una carga eléctrica opuesta a la carga de la suspensión que se quiere flocular. III.
PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTOS: 1. En primer lugar, mediante cálculos se determinó la cantidad de mineral lo cual se usará en el laboratorio. (20 g)
2. Vertimos una cantidad de agua para evitar que el mineral quede sin disolverse para luego adicionar el mineral atreves del embudo.
3. Se le adiciona el agua hasta lograr arrasar el mineral y completar hasta llegar a 1000ml
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4. Se pega una cinta blanca para marcar la medida de variación que pasaran con respecto al tiempo.
5. Ya adicionada el agua más el mineral se agita has obtener una mezcla de pulpa.
6. Paralizada la mezcla inmediatamente tomamos nota de la sobre la velocidad de sedimentación cada minuto durante 10minutos.
7. Se repite el mismo procedimiento 3 veces, pero quitando 250ml de la sedimentación hasta llegar a 500ml.
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8. Para culminar se retiran la cinta para luego ser medidas con la wincha las alturas marcadas durante la sedimentación.
9. Para finalizar se le agrega el floculante y estima la velocidad de sedimentación por segundos y se toma las medidas obtenidas.
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IV.
ANALISOS Y RESULTADOS
Previo a todo el experimento de sedimentación, lo que hicimos fue calcular la masa del mineral a utilizar: Para la primera dilución: porcentaje de solidos:
= 4 , es decir, 4 partes de mineral en 1 de agua. Hallamos el = 100− 4 = 100− 4 = 100 − = 20
Entonces, el porcentaje de sólidos presentes en la pulpa a utilizar es de un 20%. A partir de este dato despejamos la densidad de pulpa para 1000 cc de la misma y con una gravedad específica de 3.
= (−1) ( − 1) ∗100 20 = 2(−1) (2 − 1) ∗100 − 3 ∗100 20 = 3 2 = 1140 A partir de la densidad de pulpa hallamos la masa del mineral a utilizar:
= ∗ 1140 = 1000 ∗ 0.2 = 228 Finalmente, la masa del mineral que utilizaremos para formar la pulpa será de 228 g.
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1) Pruebas sin floculante Realizaremos 3 pruebas, con un volumen de 1000 cc en una probeta; la primera de esas pruebas con una dilución de 4/1, la segunda de 3/1 y la última de ellas de 2/1. Conseguiremos las dos últimas diluciones a partir de la primera quitando agua de la probeta.
INICIO: 228 g de mineral seco A ua
Pulpa: 1000 cc D=4
Agitación manual Realizar anotaciones por minuto durante 10
Controlar la velocidad
Obteniendo los siguientes resultados de altura respecto al tiempo transcurrido.
Tabla N°1: Datos experimentales para un concentrado con una dilución igual a 4
Tiempo (min) Distancia (cm) 1
32.5
2
31.8
3
29.3
4
27.7
5
26.4
6
24.9
7
23.6
8
22.1
9
20.9
10
19.3
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Dilucion 4/1 35 30 25
9 m c 20 ( o p m15 e i T
Dilucion 4/1
10 5 0 0
2
4
6
Altura (cm)
8
10
12
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Luego de realizar las anotaciones necesarias y de terminar de sedimentar todo el mineral, formamos la pulpa con una dilución de 3/1 quitando 250 cc de agua (el sobrenadante) de la probeta.
Pulpa: 750 cc D=3
Agitación manual
Controlar la velocidad sedimentación
Realizar anotaciones por minuto durante 10 minutos
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Los datos obtenidos fueron los siguientes: Tabla N°2: Datos experimentales para un concentrado con una dilución igual a 3
Tiempo (min) Distancia (cm) 1
24.1
2
23.1
3
22.5
4
21.6
5
20.8
6
19.9
7
19.2
8
18.4
9
17.5
10
16.7
Dilucion 3/1 35 30 25 ) m i 20 m ( o p m15 e i T
Dilucion 3/1
10 5 0 0
2
4
6
Altura (cm)
8
10
12
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2) Pruebas con floculante
Para esta prueba volvemos a agregar agua hasta el punto de inicio, 1000 cc y añadimos 9ccc previo a la agitación la cantidad de floculante calculado.
INICIO: 228 g de mineral seco Agua
Pulpa: 1000 cc D=4
Agitación manual
Añadimos el floculante
Agitación manual Realizar anotaciones por 10 minutos.
Controlar la velocidad sedimentación
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Obtuvimos los siguientes resultados: Tabla N°3: Datos experimentales para un concentrado con una dilución igual a 4 en el que se utilizó un floculante.
Tiempo (min)
Distancia (cm)
1
32.8
3
32.4
4
31.9
5
31.5
6
30.5
7
30
8
29.2
9
27.8
10
27.1
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Dilucion 4/1 35 30 ) 25 n i m20 ( o p m15 e i T
10 5 0 0
2
4
6
8
10
12
Altura (cm)
Flujo Espesante Se grafica los datos de la tabla N°1y 2 para obtener la velocidad la cual es la pendiente. Para ello se le da tendencia lineal a las alturas de cada volumen.
35 30 y = -1.4842x + 34.013 R² = 0.9949
25 20 15
y = -0.8145x + 24.86 R² = 0.9993
10 5 0 0
2
4
6
8
10
12
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Se extrae la mayor velocidad y se pasa a la conversión para luego poder reemplazar en la fórmula de la Área específica. R= velocidad.
60 1 = 1.4842 1ℎ 0.1
ÁREA ESPECÍFICA:
= 889.2 ℎ 41.67( − ) = − 1) = 41.67(4 889.2
= . /
ÁREA UNITARIA:
= 1.5 m2 = 0.141 / 1.5 = . /
V.
OBSERVACIONES Al momento de medir la distancia que se dio al sedimentarse las partículas de minerales, el cálculo no fue tan exacto pues se usaron materiales como una cinta masking-tape que se resbalaba por la probeta volumétrica lo que hacía que la altura de sedimentación fuese menor a la real. •
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Cuando se medía la distancia de sedimentación se notó que la mesa en donde se calibraba la altura estaba media inclinada lo que hacía variar la distancia de sedimentación. Al momento de mover la pulpa, esta debía agitarse en la probeta volumétrica; cuando se movía esta de ambos lados se observaba que se derramaba y por lo tanto que el volumen disminuyera haciendo que haya una menor velocidad de sedimentación. •
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VI.
RECOMENDACIONES Se debe trabajar en lugares con más iluminación para determinar las alturas de sedimentación pues era un poco complicado realizar las mediciones ya que el agua era muy turbia. Cuando se agita la pulpa se recomienda utilizar algún tipo de tapón para que la pulpa no se derrame, evitando así una menor cantidad de volumen. Al momento de realizar las mediciones de altura de sedimentación se recomienda utilizar materiales que permitan que la altura esté bien calibrada para tener una mayor facilidad al momento de hallar las distancias de sedimentación. •
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VII.
CONCLUSIONES Mediante las pruebas que se realizaron en el laboratorio se pudo conocer y aprender sobre la sedimentación de minerales en donde estas varían en el tiempo de asentamiento si se le agrega el floculante. Las variables que influyen en la sedimentación son el tamaño de partícula y la concentración de la suspensión, pues si hay un mayor tamaño y concentración, la velocidad de asentamiento será mayor y por lo tanto, serán fácilmente removidos del flujo de filtración. Los lazos de control que debe tener en cuenta un operador es el flujo de agua que ingresa, el color de agua que sale por la superficie pues si es turbio significa que se está perdiendo mineral valioso; por otro lado, la forma y característica superficial serán factores que deberán ser analizados para una mayor eficiencia en la sedimentación. •
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VIII.
CUESTIONARIO
1) Calcular el contenido de agua remanente en el cake y determinar la humedad.
% = . .
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2 0.8 = .
. = 2.5 / . = . + . 2 2.5 = 2 + .2 .2 = 0.5 / 0.45 = ∗ 0.45 = 2) Si una planta concentradora produce un concentrado con 10% de humedad con un tonelaje promedio de 2TMS hora. ¿Cuál sería el volumen de agua en m3/hora que se tendría en el espesador, si la pulpa que ingresa al espesador tiene 80% de sólidos? Primero:
80% → 2 100% → X=2.5 TM/hora
90% → 2 100% → X= 2.2 TM/hora
= 2.5 − 2.2 = 0.3 /ℎ Pero, densidad del agua es 1TM/1m 3 Entonces, se tiene:
= 0.3/ℎ 3) Utilice los resultados de laboratorio con y sin floculación para diseñar un espesador para tratar 75000 toneladas de sólidos secos por día, con una densidad de
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alimentación de sólidos del 45% y una densidad de flujo interior de sólidos del 65% que también producen agua limpia en el rebose. Supongamos que los sólidos es 2.73.
ó () = − = . ó () = − = .
35 30 y = -1.4842x + 34.013 R² = 0.9949
25 20 15
y = -0.8145x + 24.86 R² = 0.9993
10 5 0 0
2
4
6
8
10
12
De la gráfica anterior, apreciamos que el valor de pendiente es el que corresponde al valor que representa la velocidad en cada caso con diferente dilución, siendo el primero de estos, es del dilución 4 el de mayor velocidad y por ende a mayor dilución mayor la velocidad de sedimentación.Se elige la velocidad mayor la cuál está señalada como la pendiente mayor que en este caso sería 1.4842.
∗ 60 ∗ 1 = 1.482 1ℎ 0.1 = 889.2 ℎ PARA CALCULAR EL ÁREA UNITARIA:
− ) = 41.67(
− 0.54) = 41.67(1.22 889.2 m2 = 0.03187 / Para 75 mil TMS/día.
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m2 75000 = 0.03187 / × í = 2390.25 2
IX.
BIBLIOGRAFÍA -
B. A. Wills Tecnología de Procesamiento de Minerales Procesamiento de Minerales Jose Manzaneda Cabala
