Universidad Tcnica Federico Santa Mara
Espesamiento
Temas del Captulo Quinto
Proceso de Sedimentacin
Estimacin de la Velocidad Terminal
Espesadores
Separacin por Medio Denso
Separacin por Medio Denso
La separacin por medio denso se basa en la diferencia en la fuerza de empuje que experimentan partculas con distinta densidad.
gVE lp
gVP pp
gVF ppl
A escala de laboratorio se utilizan generalmente lquidos orgnicos de elevada densidad como:
Lquido Densidad
Tetrabromoetano 2.96
Yoduro de metilo 2.27
Pentacloroetano 1.16
Tetrabromuro de carbono 3.42
Bromuro de metilo 2.49
A nivel industrial estos compuestos orgnicos no se utilizan por su gran toxicidad, difcil manejo, corrosin causada a los equipos y su complicada regeneracin.
Por estos motivos se prefiere generar pulpas con minerales finamente molidos.
De esta forma la densidad del medio (pulpa) puede ser ajustada de tal forma que aumente la diferencia entre las fuerzas de empuje de las especies a separar.
Entre los ms utilizados se encuentra la magnetita (5.18), galena (7.5), barita (4.5), entre otros.
Al escoger un mineral se debe considerar su eventual reaccin con los minerales de inters o con los reactivos utilizados en otras etapas del proceso. Debe ser un mineral de bajo costo y de fcil recuperacin mediante separaciones posteriores.
Etapas del Proceso de Separacin por Medio Denso
Clasificacin del mineral: comprende la eliminacin de material muy fino.
Separacin por medio denso: se obtienen los dos productos.
Recuperacin del medio: se tamizan las corrientes de salida para separar los productos del medio.
Regeneracin del medio: se ajusta la densidad del medio recuperado para reingresar al proceso.
Velocidad de sedimentacin.
Proceso de Sedimentacin
La velocidad terminal, o de sedimentacin, se alcanza cuando las fuerzas que experimenta la partcula se encuentran en equilibrio
gVEmpuje lp
gVPeso pp
2
vACarrastreF
2
lPD
Relacin entre Coeficiente de arrastre y nmero de Reynolds.
arrFEP
2
vACgV
2
lPDlpp 2
v
4
dCg
6
d 2
l
2
Dlp
3
lp
2
lD
vC
4
3d
Luego
EDD RCC
l
lp
E
vdR
lp
2
lD
vC
4
3d
No existe una nica relacin entre Cd y Re, pues esta depende del valor que tome el nmero de Reynolds.
Se han encontrado cuatro zonas, cada una con su propia relacin.
0.10Re102d
0.44102Re500c
Re0.151Re24500Re0.3b
Re240.3Rea
CLmiteZona
5
5
0.687
D
0.01
1
100
0.01 1 100 10000 1000000
Re
Cd
Estimacin de la Velocidad Terminal
De las ecuaciones anteriores es posible determinar la velocidad terminal de una partcula en funcin de sus propiedades fsicas y las del medio.
lD
lpp2
C3
d4v
EXCEL
l
lpp
dv
18
2
Si se considera el valor de Cd para Re menor a 0.3, se obtiene la relacin conocida como Ley de Stokes.
Espesadores
Su objetivo es concentrar los slidos en suspensin mediante sedimentacin por gravedad.
Los espesadores continuos se utilizan en aquellos procesos donde se requiere concentrar, eliminar o recuperar grandes cantidades de slidos desde un pulpa.
Agua
Slidos
Pulpa
Rastra
Motor
Rebalse
Cono de descarga
Alimentacin
Principales componentes de un espesador
IMAGEN
Seleccin de un Espesador, Mtodo de Coe y Clevenger
Se basa en el clculo del rea mnima necesaria para permitir la evacuacin del flujo de agua.
fondo Agua-alim. Aguaevacuada Agua
agua
fll
24
DDFvA
Donde :
v(m/h)
Al(m
2)
Di,D
f(ton
agua/ton
sol)
F(tonsol
/da)
Para determinar la velocidad del agua en los intersticios, se realiza una experiencia a nivel de laboratorio con una probeta llena con pulpa de alimentacin.
A medida que
los slidos
comienzan a
sedimentar se
forman tres
zonas
claramente
definidas.
Agua clara
Pulpa en compresin
Pulpa con densidad inicial
Al graficar la altura de interfase Agua-pulpa, se observan tres etapas caractersticas de sedimentacin.
Tiempo
crtico
Altura
Punto de
compresin
Cada
libre
Tiempo
Para asegurar que en el espesador real se logre evacuar toda el agua, se determina el rea mxima en funcin del porcentaje de slido.
Donde:
Aesp es el rea del espesador por unidad de ton/h de slidos en la alimentacin
v24
DD
F
AA
a
fTesp
Ejemplo
Considere la siguiente tabla resumen de una
experiencia de sedimentacin.
% Slidos D D-Df v (D-Df)/v A
15 5.67 5.13 0.982 5.22 0.218
25 3.00 2.46 0.518 4.75 0.198
35 1.86 1.32 0.247 5.34 0.222
45 1.22 0.68 0.095 7.20 0.300
55 0.82 0.28 0.061 4.59 0.191
65 0.54 0.00 0.055
Donde:
DF=0.54
s=2.65
Observe que el Aesp mxima se encuentra a un % de slidos menor que el requerido en la descarga del equipo.
Area especfica de un espesador
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
10 20 30 40 50 60
% Slidos
Are
a e
sp
ecf
ica (
m2/t
on
/h)
EXCEL
Por lo tanto se necesita de un Aesp mnima de 0.3 (m2/ton/h) para superar la barrera de 45 % de slidos, a cierta altura del espesador, y llegar as a los 65% de slidos en la descarga del espesador.
Fin
Captulo Quinto
Imgenes