Descripción: velocidad de sedimentacion y filtracion
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Ingenieria de Bioseparaciones
Descripción: Ejercicios resueltos de sedimentacion propuestos en el libro water and wastewater calculations manual
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PRUEBA DE SEDIMENTACION 1. ALCANCES OBJETIVO -Determinar la variación de la velocidad de sedimentación y la influencia con los floculantes -ver la influencia del pH en la sedimentación. FUNDAMENTO TEORICO SEDIMENTACION Es una operación de separación de faces fluido-sólidos en la que las partículas sólidas se separan del fluido debido a que por su mayor densidad, tienden a sedimentar debido a la gravedad. El fluido puede ser un líquido o gas, aunque en este último caso pasa a ser fluidización.
USOS: -
Clarificación: obtener una fase liquida clara, sin sólidos en suspensión. ( tratamiento de aguas) Espesamiento: Obtener una pulpa de densidad adecuada para alguna operación subsiguiente(pulpa para filtrado)
BARIABLES: -
Tamaño de partícula Densidad de la partícula Forma de las partículas Propiedades superficiales
VELOCIDAD DE SEDIMENTACION La velocidad de sedimentación o velocidad de separación está determinada por las propiedades del sólido, del líquido o de la mezcla por mezcla. Propiedades del solido -
Densidad Forma Rugosidad superficial Condición eléctrica de su superficie Distribución granulométrica
Para determinar las características de operación de un espesador continuo se construye una gráfica de sedimentación. A partir de esta grafica (Profundidad vs. Tiempo) se puede obtener la velocidad de sedimentación. Con la gráfica, se pueden identificar las zonas de sedimentación que se presentan en el proceso. ANALISIS DE LA SEDIMENTACION FLOCULANTE En soluciones relativamente diluidas, las partículas no se comportan como partículas discretas sino que tienden a agregarse unas a otras durante el proceso de sedimentación. Conforme se produce la coalescencia o floculación, la masa de partículas va aumentando, y se deposita a mayor velocidad. La medida en que se desarrolla el fenómeno de floculación depende de la posibilidad de contacto entre las diferentes partículas, que a su vez es función de la carga de superficie, de la profundidad del tanque, del gradiente de velocidad del sistema, de la concentración de partículas y de los tamaños de las mismas. El efecto de estas variables sobre el proceso solo se puede determinar mediante ensayos de sedimentación. Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de partículas floculentas se puede emplear una columna de sedimentación. El diámetro de la misma puede ser cualquiera, pero su altura deberá ser la misma que la del tanque de sedimentación de la que se trata. Se han obtenido buenos resultados empleando un tubo de plástico de 15 cm. De diámetro por unos 3m de altura. Los orificios de muestreo deben colocarse cada 0.5m. La solución con materia en suspensión se introduce en la columna de modo que produzca una distribución uniforme de tamaños de las partículas en toda la profundidad del tubo. PARTE EXPERIMENTAL
Las pruebas que se realizaron fueron para ver la eficiencia de dos floculantes RENAFLOC Y ORIFLOC
A continuación el resumen de las propiedades de los floculantes:
RENAFLOC: El RENAFLOC es un floculante No Ionico elaborado para la minería. Cuando se aplica con un coagulante inorgánico deben disolver en dos dispositivos diferentes, de lo contrario va a crear una interacción entre los dos floculantes para producir el efecto de cohesión. Composición
: Copolimero de acrilamida y acrilato de sodio ( Poliacrilamida No- Ionico)
Características: Apariencia
: solido
Color referencial
: blanco
Estabilidad de disolución: 1 día Concentración
: 0.10% recomendado
Trabajo rango de pH
: 6.45 al 0.1%
Viscosidad (0.5 % en agua destilada):aprox. 229 cP (viscosímetro Stormer ku-2) Modo de empleo : Se deben realizar ensayos a pequeña escala para determinar la dosis optima y las condiciones de uso, el uso general se encuentra en el rango de 0.1 – 0.5 ppm Propiedades
: Es un agente floculante
Almacenamiento : El floculante RENAFLOC no puede ser almacenado en recipientes metálicos. Mantener en lugares secos y bajo techo.
ORIFLOC Nombre químico (IUPAC): Poli (solución de sal sódica de ácido acrilamida-acrílico) con varios carboxilos. Formula química: Polímero complejo Sinónimos: Poliacrilamida anionica; Poliacrilamida anionica hidrolizada.
Concentración: >/= 88% pH concentración y temperatura: App. 7.3 para solución 1% Temperatura de descomposición: no ha sido determinada Densidad a 20°C: 0.7-0.85
NOTA: los floculantes no iónicos son usados en la sedimentación de pulpas con mayor eficacia en pulpas acidas. Los consumos o dosificaciones típicos varían entre 1 a 50 gr/ton. Los floculantes anionicos son los más usados en la sedimentación de pulpas de minerales y concentrados. Los consumos o dosificaciones típicos varían entre 2 a 50 gr/ton (gramos de floculante por tonelada de solidos secos).
2. OBJETIVO: Determinar la eficiencia en cuanto a turbidez y velocidad de sedimentación de los floculantes ORIFLOC y RENAFLOC. 3. PROCEDIMIENTO: 3.1. Para realizar la prueba se tomó una muestra de 10 Lt de los siguientes puntos PUNTO Relave sulfuros Lamas Cola 1ra limpieza Cola scavenger
% de muestra 4 25 8 58
VOLUMEN (Lt) 0.421 2.632 0.842 6.110
3.2. Para la preparación del floculante se realizó con una concentración del 0.05% en un volumen de 200cc lo cual equivale aun 0.1 gr de floculante:
X=0.1 gr de floculante
3.3. Se utilizó probetas de 1000ml para la prueba para cada uno de los floculantes: FLOCULANTE RENAFLOC
con cal 6 34 68 100 129 154 168 178 187 194 202 225 233 236
ALTURA (mm) sin Ac. con Ac sin cal cal cal 5 314 315 13 286 307 34 252 286 58 220 262 82 191 238 108 166 212 130 152 190 150 142 170 165 133 155 174 126 146 181 118 139 205 95 115 226 87 94 231 84 89
ORIFLOC con cal 9 32 61 87 113 134 153 166 176 184 192 220 233 237
ALTURA (mm) sin Ac. con Ac sin cal cal cal 7 311 313 16 288 304 35 259 285 57 233 263 80 207 240 103 186 217 124 167 196 145 154 175 160 144 160 171 136 149 179 128 141 204 100 116 228 87 92 233 83 87
RENAFLOC 350 ALTURA AC (mm)
300 250 200 150
con cal
100
sin cal
50 0 0
5
10
15
20
25
30
35
TIEMPO (min)
ALTURA AC (mm)
ORIFLOC 400 300 200
con cal
100
sin cal
0 0
5
10
15
20
25
30
35
TIEMPO (min)
SIN CAL 350 ALTURA AC (mm)
300 250 200 150
RENAFLOC
100
ORIFLOC
50 0 0
10
20 TIEMPO (min)
30
40
CON CAL 350 ALTURA AC (mm)
300 250 200 150
RENAFLOC
100
ORIFLOC
50 0 0
10
20
30
TIEMPO (min)
RENAFLOC Ac. con cal Ac sin cal 6 5 34 13 68 34 100 58 129 82 154 108 168 130 178 150 187 165 194 174 202 181 225 205 233 226 236 231 320 320
ORIFLOC Ac. con cal Ac sin cal 9 7 32 16 61 35 87 57 113 80 134 103 153 124 166 145 176 160 184 171 192 179 220 204 233 228 237 233 320 320
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La pendiente de la recta representa la velocidad de sedimentación inicial. En el presente cuadro se observa la diferencia de velocidades de sedimentación para los dos floculantes en medio ácido y básico.
Velocidad (mm/seg) RENAFLOC ORIFLOC
4.1.
sin cal 20.02 19.55
con cal 19.577 19.108
PARTICULAS EN SUSPENSIÓN
Para el análisis de la solución clarificada se tomó una muestra de 50 ml para ser filtrado: Un papel filtro en condiciones normales tiene un peso aproximado de 1.1761gr y al ser sometido a calor tiene una reducción en peso a 1.1546gr lo cual nos indica que el papel tiene una humedad de 1.83% que en peso es 0.0156 gr.
FLUOCULANTE con cal RENAFLOC sin cal con cal ORIFLOC sin cal
Pₒ papel filtro (gr) 1.1867 1.1805 1.1872 1.197
P₁ papel filtro con partículas (gr) 1.1876 1.1807 1.2063 1.1967
P. final partículas (gr) 0.0165 0.0158 0.0347 0.0165
Proporción (mg/Lt) 330 316 694 330
5. CONCLUSIONES:
En medio acido se observa que la velocidad de sedimentación es casi pareja entre los dos floculantes con una pequeña ventaja del RENAFLOC a un pH de 5.9. En medio básico el RENAFLOC también tiene una mayor velocidad de sedimentación a un pH de 8.6. Existe presencia de un colchón de espuma para ambos floculantes en un medio acido con alturas de 8 mm para el ORIFLOC y 5 mm para el RENAFLOC. La variación de velocidad de sedimentación cuando se añade cal aumenta . En cuanto a la clarificación la que tiene menor cantidad de partículas en suspensión es el RENAFLOC en comparación con el ORIFLOC tanto en medio acido como básico.
