Hidrociclon

7/16/2019 Hidrociclon

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PROCESAMIENTO DE

MINERALESHIDROCICLONES



CLASIFICACIÓN

• Después de laliberación de losminerales de la mena por trituración,molienda y tamizado,la separación de los

minerales por tamañoes llevada a cabo por un proceso de

clasificación.



CLASIFICACION

• Consiste en separar partículas de varios

tamaños, formas ygravedades específicasen fluidos como aguao aire, bajo la

influencia de fuerzasgravitacionales ocentrífugas.



CLASIFICACIÓN• En un principio deben

hacer la clasificación basados en el tamaño

de la partícula más queen otras propiedades.

• Las partículas más pesadas alcanzan elfondo del recipientemás rápidamente quelas partículas más

livianas.



ASPECTOS DEL COMPORTAMIENTO

DE LAS PARTÍCULAS• Las partículas más

pequeñas caen más

lentamente en fluidosque las grandes.

• También tienen

menos inercia, ytienden acomportarse como el

medio o fluido.

Fg Fe



ASPECTOS DEL COMPORTAMIENTO

DE LAS PARTÍCULAS• En movimientos de

vórtice, las fuerzas

centrífugas tienengran influencia enlas partículas

grandes.



TIPOS DE CLASIFICADORES

CLASIFICADORES DE TAMAÑO

CON AGUA CON AIRE

CICLONES NO MECANICOS MECANICOS

RASTRILLOS ESPIRALES



CLASIFICACIÓN EN

HIDROCICLONES• El hidrociclón es un aparato

estático que utiliza fuerzas

centrífugas para clasificar sólidos contenidos en una pulpa.

• Si los sólidos que alimentan al

clasificador están suspendidosen aire, éste se denominasimplemente ciclón



HIDROCICLONES

• Se utiliza ampliamenteen el procesamiento de

minerales paraclasificaciones enrangos tan gruesoscomo de 600 micrones

y tan finos como de 10micrones.



PRINCIPIO DE OPERACION

Finos

Corriente (-) Alimento




• Está basado enlas fuerzascentrífugasgeneradas en sucuerpo cónico-cilíndrico.




• El movimientorotacional del fluido se

produce por lainyección tangencialdel fluido al interior del hidrociclón,

ayudado por la formaespecial de sugeometría.




• Se genera una zona de baja presión a lo largo

del eje vertical delequipo, por lo que sedesarrolla unacolumna de aire en ese

lugar.




• Las partículas se venafectadas en el sentido

radial por dos fuerzasopositoras: una haciala periferia del equipodebida a la aceleración

centrífuga y otra haciael interior debido alarrastre del fluido.



ESQUEMA DE UN

HIDROCICLON




• El flujo delhidrociclón es

obligado a seguir unatrayectoria tipoespiral hacia abajo

debido a la forma delequipo y a la acciónde la fuerza degravedad.




• En la medida que lasección transversal

disminuye, sesuperpone unacorriente interior que

genera un flujoascendente a lo largodel eje central delequipo.



• La mayor partede las partículas

finasabandonarán elequipo a travésdel orificio

buscador devórtice o vortex,localizado en la

parte superior

de la partecilíndrica delequipo.

APEX

VORTEX



• Los gruesos

saldrán a travésde un orificio desalida o apexubicado en el

extremo inferior de la seccióncónica.

APEX

VORTEX



Cada uno de los componentes de la pulpa experimentan unavelocidad radial, una velocidad axial (vertical) y una velocidadtangencial (horizontal), cuyo valor depende de la posición en la

que se encuentren dentro del hidrociclón.

VELOCIDAD RADIAL



VELOCIDAD TANGENCIAL



ALIMENTACIÓN

DESCARGA

REBOSE



UTILIDAD

• Han sido utilizadosdesde los finales de

la Segunda GuerraMundial.

• Es la industria

minera el mayor usuario de loshidrociclones.



UTILIDAD

• También se aplicaen la industria

química, petroquímica,textil, metalúrgica,

generación de potencia y otras.



INDUSTRIA MINERA

• Clasificación delíquidos.

• Espesamiento.

•

Lavado de sólidos.



INDUSTRIA MINERA

• Clasificación desólidos.

• Operaciones deordenamiento de

partículas.



APEX

VORTEX

CONO

ZONACÍLINDRICA

ALIMENTACIÓN



CARACTERISTICAS

MECANICAS• Es un dispositivo muy

simple que no incluye

partes móviles.• Posee una forma cónica-

cilíndrica cuyo diámetrovaría desde unos pocos

milímetros a diámetrosde 2 metros.



CARACTERISTICAS

MECANICAS• Razón largo/diámetro

varía de 1 a 2:1 hasta 8

ó 10:1.• Peso de decenas de

gramos hasta 1 tonelada



CARACTERISTICAS

MECANICAS• Requiere potencia

externa para sufuncionamiento, lacual es provista por una bomba centrífuga.

• Esta energía del fluidoen la alimentación esconvertida enaceleración angular ylineal.



CARACTERISTICAS

MECANICAS• Aumenta la

aceleración angular,

aumenta la fuerzacentrífuga, provocando laseparación de las

partículas ya sea por tamaño y/o gravedadespecífica.



CARACTERISTICAS

MECANICAS• En la parte superior de la

sección cilíndrica existe un

disco o plato , que esatravesado por un cilindrou orificio de salidadenominado vortex. Es el

orificio más grande que permite la salida de gran parte del líquido junto conlos finos.



CARACTERISTICAS

MECANICAS• El fondo es

comúnmente

conectado con el conoo con otro cilindro.



PARAMETROS BASICOS

• Diámetro delhidrociclón DC, el cual

corresponde aldiámetro interno de la parte cilíndrica de lacámara de

alimentación.



PARAMETROS BASICOS

• Área de la abertura deentrada de la cámara

de alimentación DI.• Es un orificio

rectangular que poseeuna dimensión mayor

en el sentido paraleloal eje del hidrociclón.



PARAMETROS BASICOS

• A mayor área de entradamayor podrá ser el caudal yla presión de alimentación,

por lo tanto la caída de presión será mayor.

• La dirección de entrada de las partículas es otro factor importante en el tamaño

límite de corte. Losdispositivos involutosreducen el tamaño de corte dela clasificación.



PARAMETROS BASICOS

• Diámetro del vortex DV,que controla el tamañode separación y el flujo

de salida de pulpa.• El tubo del vórtex debe

tener una extensión hastadebajo del tubo deentrada para evitar elcortocircuito del materialdirectamente hacia elrebose.



PARAMETROS BASICOS

• Diámetros grandes devortex incrementa la

capacidad del hidrociclón pero se va a dar unaseparación de máscantidad de gruesos.

• Diámetros pequeños presentan el efectoinverso.



PARAMETROS BASICOS

• La sección cilíndricaque constituye partedel cuerpo del equipo.

• Su función es proveer el tiempo de retención,dando mayor capacidad yreduciendo lavelocidad tangencial.



PARAMETROS BASICOS

• El ángulo de la seccióncónica del hidrociclón

está normalmente entre10º y 20 º.

• Tiene como función dar el suficiente tiempo de

retención al material.



PARAMETROS BASICOS

• Diámetro del Apex, DA,debe ser

suficientemente grande para permitir que lossólidos que han sidoclasificados para salir

por la descarga, lo puedan hacer.



Diámetro de entrada DI

Diámetro del Apex (DA

)

Diámetro del vortex DV

L

DC

Altura (h)



TAMAÑO DE CORTE• El tamaño de

corte d50 es eldiámetro de

partícula conel 50 % de

recuperación oel 50 % de loque sealimenta al

hidrociclón.

Tamaño promedio de las partículas

0

100

Curvareal

50

d50



VARIABLES DEL PROCESO

• Concentración de laalimentación.

•Presión de laalimentación.

• Viscosidad de lamezcla.

• Gravedad específica.



CONCENTRACION DE LA

ALIMENTACION• Es la más importante

variable ya que se puede

normalmente cambiar con laadición de agua.

• En circuitos de molienda seajusta el tamaño del rebose

con cambios en la velocidadde alimentación al molino ocon la adición de agua.



PRESION DE ALIMENTACION

• Es la única otra variable que pueda ser ajustada.

• Normalmente se hace abriendo ocerrando las válvulas de

alimentación.• En algunos casos variando la

velocidad de las bombas puedetambién cambiar la presión.

•Un cambio en la presión dealimentación no influye muchoen el rendimiento delhidrociclón.



PRESION DE ALIMENTACION

• La diferencia de presión entre laentrada del alimento yel interior del ciclóninfluye directamentesobre la fuerzacentrífuga que

experimentan las partículas al momentode la entrada.



PRESION DE ALIMENTACION•

Entre mayor sea la caída de presión, mayor es el caudal ymenor es el tamaño limite decorte, ya que partículas más

pequeñas adquieren la fuerzanecesaria para vencer lasucción de la corriente dederrame y por lo tantolograrán llegar al extremoopuesto del punto dealimentación, donde la fuerza

centrífuga se encarga deretenerlas en el interior delciclón hasta descargarlas por la corriente .

Tamañode

corte

Caída de presión

Capacidad

d50



VISCOSIDAD DE LA SUSPENSIÓN

• La viscosidad de lasuspensión raramente seconoce al momento deseleccionar un

hidrociclón.• La viscosidad de la

suspensión estádirectamente relacionada

a la densidad de lossólidos por el volumen yal área superficial totalde los sólidos.



VISCOSIDAD DE LA SUSPENSIÓN

• El efecto es unacombinación de laconcentración de los

sólidos alimentados y laviscosidad del líquidoutilizado.

• La temperatura es tan

bien importante pero noes tomada en cuenta enla viscosidad de losfluidos.



GRAVEDAD ESPECIFICA

•

Un aumento de ladensidad de la pulpa produce un flujo demayor viscosidad y

mayor interacción entre partículas, lo que haceque el tamaño de cortesea difuso,

adicionalmente, aumentael tamaño de corte.

% de sólidos en peso

Tamañode

corte

G A A S C CA



GRAVEDAD ESPECIFICA

•

Generalmente se trabajacon pulpas hasta del 30%en peso de sólidos, sinembargo, en algunas

operaciones declasificación posterioresa la molienda sealimentan pulpas hasta

con 60% de sólidos, peroesto aumenta el tamañode corte.



AREA DE ENTRADA• A mayor área de entrada

mayor podrá ser el caudaly la presión dealimentación, por lo tanto

la caída de presión serámayor.• La dirección de entrada de

las partículas es otro factor importante en el tamaño

límite de corte. Losdispositivos involutosreducen el tamaño de cortede la clasificación.



DIAMETRO DEL HIDROCICLÓN

• Entre mayor sea el diámetrodel buscador de remolino,mayor será la capacidad para

aplicar la presión de succióny si se mantiene constante la

presión de alimentación,menor será la caída de

presión, por lo tanto eltamaño de corte se reduce yaumenta la capacidad de laclasificación.



DIÁMETRO DEL APEX

• Un tamaño insuficiente del apexreducirá la entrada de aire alciclón disminuyendo el

rendimiento de la clasificación, por el contrario un tamañoexcesivo facilitará la salidaexcesiva de líquido y con él

partículas muy finas sinclasificar. El ángulo adecuadogeneralmente varía entre 20 y30º.



DISEÑO DE UN

HIDROCICLÓNMÉTODO DE KREBSOBJETIVOS:

La clasificación oseparación que se requiere.El volumen o caudal de

pulpa que se desea

procesar.



CONDICIONES BASES

• Líquido de alimentación:agua a 20 °C.,

• Sólidos de alimentación: partículas de densidadespecífica de 2.65.

• Concentración dealimentación: menos de 1% de sólidos en volumen.

• Pérdida de presión: 69kPa.

• Geometría del hidrociclón:Hidrociclón estándar.



ETAPAS DEL DISEÑO

• TAMAÑO DE SEPARACIÓN• El tamaño de corte (d50) se

define como aquel tamaño quetiene la misma probabilidad, 50

%, de reportarse al rebosecomo a la descarga.

• Por otra parte la forma usual deespecificar el producto de uncircuito de molienda-clasificación es indicar el % dematerial bajo un cierto tamaño.



321

5050

)()(

C C C

operaciónd based

dsqd operaciónd c .)( 5050

ds: especificación granulométrica del rebose.

.q de la tabla en función del pasante acumulado

d50(operación) :corte al cual debe trabajar elciclón en la operación..



% Acumulado F(x) deun determinado tamaño

en micrones

Factor q

98.8 0.54

95.0 0.73

90.0 0.91

80.0 1.25

70.0 1.67

60.0 2.08

50.0 2.78



43.1

1

53.0

53.0

C

: fracción volumétrica de sólidos en laalimentación.



28.0

2 27.3 P C

P : caída de presión en kPa.



5.0

3 65.1

f s

C

f : gravedad específica del líquido (agua es1.00)

s : gravedad específica del sólido.-



Un ciclón de diámetro Dc (cm) podrá obtener

valores de d50 (micrones) dado la siguiente relación:

66.0

50

84.2)(C

Dbased

66.0

32184.2

.C DC C C

dsq



87.15.001476.0 C D P Q

Q: flujo volumétrico que puede absorber elhidrociclón en m3/h.

Dc : Diámetro del hidrociclón (cm).P :caída de presión en kPa.



Q

total Q N c

)(

Q: flujo volumétrico que puede absorber un hidrociclón en m3 /h.Q (total): flujo volumétrico total con el que trabaja el hidrociclónen m3/h.

Nc es el número de hidrociclones necesarios



5

C V

D D

15

C A

D D

C D L 4.0

7

C

I

D D

C Dh 3



EJEMPLO• Seleccionar el tamaño y número de hidrociclones

para un circuito de molienda que consta de unmolino de barras y un molino de bolas, donde elalimento fresco es de 250 TPH. Ambas descargas

de los molinos se juntan en el cajón de bomba y seenvían a los ciclones. El rebose debe tener 60 %

pasante la malla 200 y un mínimo de 40 % desólidos. La descarga regresa al molino. La carga

circulante determinada es de 250 %. El pesoespecífico del mineral es de 2.9 y la caída de presión en cada hidrociclón es de 50 kPa.

250 TPH



Cajón de bomba

250 TPH

AGUAAGUA AGUA

REBOSE

DESCARGA

Molino de bolas

Molino de barras

250 TPH

REBOSE:



REBOSE:

TPH SÓLIDOS : 250

´% SÓLIDOS : 40TPH LÍQUIDO : (250 / 0.4) -250= 375

TPH PULPA : ( 250 / 0.4) = 625

DESCARGA:

TPH SÓLIDOS : 250 x 2.25 = 562.5

% SÓLIDOS : 75 (asumido)

TPH LÍQUIDO : (562.5 / 0.75) – 562.5 = 187.5

TPH PULPA : ( 562.5 / 0.75) = 750

reboseadesccirculanteac arg.arg

ALIMENTO:



ALIMENTO:

TPH SÓLIDOS : 250 + 562.5 = 812.5

´% SÓLIDOS : 59.1TPH LÍQUIDO : 187.5+ 375 = 562.5

TPH PULPA : 750 + 625 = 1375

DENSIDAD = 1375/(( 562.5/1)+(812.5/2.9)) = 1.632 t/m3

26.33.9.2

..632.1

.100

.1.59lim...%

3

3

sólidoton

sólidom x

pulpam

pulpaton x

pulpaton

sólidostonentoavolumenen sólidos

Para 60% pasante en el rebose da: 2.08Tamaño en micrones (malla 200 ) = 74 micrones

micrones xd requerido 9.1537408.2)(50

3326053053043.143.1



11.453.0

3326.053.0

53.0

53.01

C

09.1)50(27.327.3

28.028.0

2

P C

932.00.19.2

65.165.15.0

5.0

3

f s

C

66.0

321

84.2.

C DC C C

dsq

66.084.2)932.0)(09.1)(11.4(

7408.2 C D x

cm DC

5.48

CAPACIDAD DE UN HIDROCICLÓN



87.15.0

01476.0 C D P Q

87.15.0 )5.48()50(01476.0Q

CAPACIDAD DE UN HIDROCICLÓN

hmQ

3

148



NÚMERO DE HIDROCICLONES

6148

52.842)(

Q

total Q

N c

h

m

m

t ht

total Q3

3

52.842632.1

1375)(

Hidrociclon

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