SEDIMENTACION

Vladimir A. Arias Arce

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN

MARCOS

E.A.P. INGENIERIA METALURGICA

SEPARACION SOLIDO - LIQUIDO

SEPARACIN SLIDO / LQUIDO

El procesamiento de minerales utiliza importantes volmenes de agua.

Operaciones realizadas en pulpa: flotacin y lixiviacin requieren separar los slidos

del agua.

MTODOS

Sedimentacin

Filtracin

Secado trmico

MINERAL PROVENIENTE DE LA

MINA

Chancado

Molienda

Clasificacin por tamao

Flotacin

Concentrado

de galenaRelaves

Espesamiento y

filtracinCancha de

relaves

Partculas

de

tamao

final

Retorno de

gruesos

Concentrado seco

a la fundicin

Consiste en la separacin, por accin de la gravedad, de las partculas suspendidas cuyo peso especfico es mayor que el del agua.

Se utiliza para:

- Eliminacin de arenas

- Eliminacin de materia en suspensin:

en aguas residuales y para potabilizacin

flculo biolgico en los decantadores secundarios de los procesos de lodos activados

flculos qumicos cuando se emplea coagulacin.

- Concentracin de los slidos en los espesadores.

SEDIMENTACIN

1 Discreta (Tipo 1): Sedimentacin de partculas en una suspensin con concentracin de slidos baja. Las partculas sedimentan como entidades individuales, sin haber interaccin con partculas vecinas.

2 Floculenta (Tipo 2): Sedimentacin de partculas de una solucin diluda, que floculan durante el proceso. Al aglomerarse, aumentan su tamao y su masa, por lo tanto tambin su velocidad de sedimentacin.

En funcin de la concentracin y de la

tendencia a la inter-accin de las partculas,

se pueden producir cuatro tipos de

sedimentacin:

Continuacion

3 Retardada (llamada en bloque o zonal) (Tipo3): Corresponde a una suspensin de concentracin intermedia, en la cual las fuerzas interpartculas son suficientes para entorpecer la sedimentacin de las partculas vecinas, hacindolas sedimentar como una sola unidad.

4 Por compresin (Tipo 4): Cuando la concentracin de partculas es tal que stas forman una estructura, la sedimetacin slo puede darse por compresin, debido al peso de las partculas que se van aadiendo.

Zona de agua clarificada

Zona de sedimentacin discreta (Tipo 1)

Zona de sedimentacin floculenta (Tipo 2)

Zona de sedimentacin retardada (Tipo

3)

Zona de compresin

(Tipo 4)

Probeta TIEMPO

Pro

fun

did

ad

OBJETIVOS

Reconocer las operaciones de los procesos de

separacin slido-lquido.

Identificar los efectos que las variables ejercen

sobre la sedimentacin y filtracin de los

minerales.

Reconocer los equipos ms comunes utilizados

durante el espesamiento y la filtracin.

ETAPA DE SEPARACIN

SLIDO-LQUIDO

Una vez que hemos obtenido los concentrados a partir de la flotacin stos contienen sulfuros muy valiosos que a la vez contienen espumas y stas a la vez agua, que tenemos que quitrsela para poder transportar y manipular estos concentrados de manera ms fcil para las siguientes operaciones que se han de realizar.

CONCENTRADOS

SULFUROS

ESPUMAS

AGUA

ESPESAMIENTO Y FILTRACIN

En el procesamiento de minerales, la

operacin unitaria de separacin

slido - lquido consiste en la

eliminacin de agua de los productos

finales o intermedios de una planta

concentradora

DEFINICIN

OPERACIONES PRINCIPALES

OPERACIONES

PRINCIPALES DE LA

SEPARACIN SLIDO -

LQUIDO

ESPESAMIENTO

Que comienza con la

eliminacin de la mayor

cantidad de agua contenida

en las espumas.

LA FILTRACIN

En la que procuramos quitar

todo lo que se pueda del agua

que ha quedado despus del

espesamiento.

SECADO

Consiste en retirar al 100% el

agua del concentrado.

SEDIMENTACIN

Sedimentacin: Eficiente cuando hay buena diferencia en densidad entre slidos y lquido.

Una rpida sedimentacin de slidos produce un lquido claro a ser decantado, produciendo

una pulpa densificada, con 50 a 60 % slidos.

Partculas muy finas sedimentan lentamente y requieren sedimentacin centrfuga o

floculacin.

LEYES

La sedimentacin obedece a leyes de Stokes y Newton, segn el tamao de partcula.

Ley de Stokes: v = k1d2 (Ds - Df)

Vlida para d < 50

Ley de Newton: v= k2[d (Ds - Df)]1/2

Vlida para d > 0.5 cm

d = Dimetro de la partcula

Ds = Densidad de la partcula

Df = Densidad del fluido

v = Velocidad terminal

Relaves:

Espesamiento antes del depsito de relave, recuperacin de agua

Concentrados:

Espesamiento antes de filtracin.

Hidrometalurgia:

Filtracin cuando la solucin tiene alta densidad.

Filtracin antes de precipitar Au/Ag de solucin de cianuracin.

APLICACIONES

Esquema General

PLANTA

CONCENTRADORA Relave

25-30 % Slidos

Concentrado 25-30 % Slidos

ESPESADOR

FILTRO

ESPESADOR

RELAVERA

Agua decantada

Concentrado 6-12 % H2O

Agua

Agua

45-55 % Slidos 55-65 %

Slidos

ESPESAMIENTO

Sedimentador de slidos por gravedad y decantacin del agua, en espesadores.

Para aumentar la eficiencia se aade floculantes, que aglomeran las partculas formando flculos.

Clarificador de diseo similar al espesador, pero

menos robusto, porque recibe

pulpas con menor contenido

de slidos.

Alimentacin

Rebose

Zona de clarificacin

Zona de espesamiento

Descarga de pulpa densificada

Slidos

ESQUEMA DE UN ESPESADOR

Agua

Zona de agua clara

Espesadores convencionales

DISEO DEL ESPESADOR

Mtodo de Coe y Clevenger:

A = (F - D)W / RS

A = rea del espesador, m2

R = Velocidad de sedimentacin, m/hr

S = Gravedad especfica del lquido, kg/l

F = Relacin Lquido/Slido en peso

D = Relacin Lquido/Slido en la descarga

W = Alimentacin de mineral, tm/hr

ESPESADOR DE LAMELAS

Utiliza un conjunto de placas

inclinadas paralelas que

reducen la distancia de

sedimentacin e

incrementan el rea efectiva.

El espacio requerido es 20 % de un

espesador convencional.

El rea efectiva de sedimentacin es:

Aef = nA cos

n = nmero de placas; A = rea de cada placa = ngulo de las placas con la horizontal

SEDIMENTACIN CENTRFUGA

La velocidad de sedimentacin de partculas se incrementa por influencia de fuerza centrfuga

La separacin centrfuga puede hacerse mediante ciclones o centrfugas.

Los ciclones son equipos sencillos y baratos. Su eficiencia baja con partculas pequeas.

Partculas menores de 10 van de todas

maneras al rebose.

Son ms eficientes en clasificacin que en

sedimentacin.

Centrfuga

Ms compleja y costosa que el cicln, pero eficiente en clarificacin, ms flexible, y da

mayores concentraciones de slidos.

El tipo solid bowl scroll es el de ms uso en minera debido a que descarga slidos en

forma continua. Consiste en un casco cilindro-

cnico horizontal giratorio. En su interior hay un

transportador de tornillo que gira en el mismo

sentido, a velocidad diferente.

Descarga de slidos

Descarga

de lquidos

Pulpa

ESQUEMA DE CENTRFUGA

SOLID BOWL SCROLL

Centrfuga

Velocidad de rotacin : 1600 a 8500 rpm

Dimetro: 0.15 a 1.50 m

Capacidad: 0.50 a 50 m3/hr lquido, o 0.25 a 100 TM slidos/hr

Alimentacin: 0.5 a 70 % slidos

Partculas: 12 mm a 2 , o ms fino con floculacin

Humedad el producto: 5 a 20 %.

FILTRACIN

Operacin que separa slidos del lquido mediante un medio poroso que retiene los slidos y deja pasar el lquido.

Tipos de filtro:

A vaco: Disco, tambor, circular, faja, hoja

A presin: tiene ventajas sobre el filtro a vaco: mayor capacidad, lavado y secado. La mayora opera en batch.

Filtro prensa es el ms usado.

Filtracin ...

Factores que afectan la filtracin:

Cada de presin

rea filtrante

Viscosidad del filtrado

Resistencia de la torta y del medio filtrante

Filtracin

Lamas tienen efecto adverso en la filtracin, tupen al medio filtrante.

La floculacin reduce este efecto y facilita la filtracin.

Filtro Medio filtrante:

Muy importante para asegurar una buena filtracin.

Debe retener slidos sin obstruirse.

Debe tener resistencia mecnica y a la corrosin.

Debe tener baja resistencia al flujo del lquido.

Medios filtrantes: de algodn, lana, lino,yute,nylon, seda, fibra de vidrio, carbn

poroso, rayn, cermica. Deben filtrar slidos

de < 10 .

Filtro de banda horizontal Filtro prensa de placas verticales

Filtro de Tambor

Filtro automtico a presin Larox

Diagrama de flujo del Filtro

Automtico Larox

SECADO Eliminacin de humedad mediante evapora-

cin del agua, requiere suministro de calor.

La velocidad de evaporacin se incrementa con la temperatura.

La capa de mineral a secar debe ser lo ms delgada posible.

Permite reducir el costo de transporte

Hay hornos de secado en muchos diseos. El horno horizontal rotatorio: el ms comn.

Dimetro: 1.5 a 2.0 m, largo: 8 a 12 m, inclinacin: 1 a 2. Velocidad: 3 a 8 rpm

Gases calientes en contracorriente.

CMARA DE

COMBUSTIN CILINDRO

ZONA DE

CARGA

SLIDOS

GASES

ESQUEMA DE HORNO ROTATORIO DE SECADO

SECCION

BIBLIOGRAFIA

Sevryukov, N., Kuzmin, B., Chelihchev, Y.- General Metallurgy

Wills, B.A., Mineral Processing Technology

De Campos Filho, M.- Introduao Metalurgia Extrativa e Siderurgia

Kennedy Van Saun Corp.- Rock Talk Manual