175817244 curso de espesamiento de filtrado utech 2013
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CURSO
OPERACIÓN DE ESPESAMIENTO Y FILTRADO
2013
RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ
1
Los métodos de desaguado se clasifican ampliamente en
tres grupos:
a) Sedimentación
b) Filtración
c) Secado térmico
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• Espesamiento
• La sedimentación por gravedad o espesamiento es la técnica
de desaguado que más se aplica en el procesamiento de
minerales.
• Los espesadores pueden ser unidades intermitentes o
continuas. Consisten de tanques de poca profundidad, desde
los cuales se separa el líquido claro, en su parte superior, y la suspensión espesa, la cual queda en el fondo.
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• Las dos funciones primarias del espesador son: la
producción de un derrame clarificado y una descarga
espesa con la concentración necesaria.
• Un espesador se opera normalmente en estado estacionario,
con una descarga de sólidos por el underflow en la misma
proporción que los sólidos que son alimentados al espesador.
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• En una operación normal el espesador tiene las siguientes
cuatro zonas de material contenido.
• La zona superior, Zona 1, es el agua clara (o líquido) que
representa el rebalse del espesador (overflow).
• En la Zona 2, entra la alimentación. Esta zona tiene la misma
consistencia general que la alimentación.
• La Zona 3 contiene la pulpa que está comenzando a
sedimentar y está en transición hacia la zona de fondo.
• La Zona 4 está constituida por pulpa comprimida. Aquí, el
peso de los sólidos comprimidos fuerza al agua (o solución)
a salir.
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• Las zonas de mayor interés para el operador, son la zona superior (agua clara) y la zona de fondo (pulpa espesa).
• Estas son zonas de gran importancia porque el espesador puede ser operado eficazmente sabiendo las calidades o condiciones en estas zonas.
• El operador puede observar la claridad de la solución de
rebalse y puede medir la profundidad del agua clara.
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• El operador también puede leer la densidad del underflow
por medio del instrumento de medición de densidad o,
puede obtener una muestra del underflow para medición de
su densidad.
• Si el lecho de lamas del espesador está fuera de lo normal,
puede sondearse con una vara larga para determinar el
nivel de lamas en varios puntos en el espesador.
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• El Diagrama A muestra un lecho de lamas normal. El overflow está relativamente claro, y los sólidos que se descargan por el underflow están con la densidad deseada.
• Ninguna acción del operador es requerida a estas alturas.
• El Diagrama B muestra un lecho de lamas poco profundo. La claridad del overflow es buena, pero la densidad de la descarga es más bien baja. En este caso, la tasa de remoción de lamas debe disminuirse hasta que la densidad de pulpa deseada en la descarga (underflow) se logre. Entonces, puede reasumirse la operación en estado estacionario.
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El Diagrama C muestra un lecho de lamas alta.
Este lecho de lamas produce un overflow de poca claridad y a veces
un underflow de alta densidad.
Una preocupación muy particular es la posibilidad de alto torque en
la rastra, lo que puede llevar a la situación mostrada en el Diagrama
D.
La tasa de remoción de lamas debe aumentarse inicialmente hasta
obtener la claridad deseada en el overflow y apropiadas lecturas de
torque.
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• El Diagrama D muestra lechos en forma de islas. Las lecturas de
torque son altas debido al alto nivel de lamas en el diámetro exterior
del espesador.
• Las lecturas de densidad son bajas porque la alimentación está en
corto circuito con la descarga.
• El lecho de lamas puede estar girando junto con las rastras. Esta
situación es extrema y requiere corrección inmediata. La alimentación
al espesador debe cortarse.
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• La operación satisfactoria del espesador como clarificador
depende de la existencia de un derrame líquido claro en la
superficie.
• Si la zona de clarificación es demasiado superficial, algunas de
las partículas más pequeñas escapan en el derrame.
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• Aspectos operacionales
• Al operar un espesador debe tenerse presente un concepto muy importante: Los sólidos deben ser removidos del espesador en la misma proporción a la que ellos son alimentados en el espesador. Si no se sigue este concepto importante, se produce una recarga excesiva y daños en el espesador.
Para operar un espesador deben seguirse varios principios de operación: a) No se debe permitir el rebalse de pulpa en la canaleta de overflow del espesador.
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b) Los sólidos que entran al espesador en la pulpa alimentada son removidos como una pulpa espesa a través de la descarga del espesador (underflow). c) No se debe permitir que los sólidos se acumulen en el espesador una vez que la densidad de la pulpa de underflow haya alcanzado el valor de diseño. d) El espesador se opera para tener la densidad de pulpa de underflow según diseño mediante la regulación del flujo de descarga de pulpa.
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e) Las partículas más gruesas de una pulpa tienden a sedimentar rápidamente en un líquido o una pulpa. Una vez que estas partículas más gruesas se depositan en el fondo de un espesador o en las tuberías, tienden a permanecer donde sedimentaron.
Esto puede llevar a problemas de embancamientos de tuberías y a la formación de lechos de partículas gruesas difíciles de remover en los fondos de los espesadores.
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El esfuerzo requerido por las rastras del espesador para mover los
sólidos sedimentados en el fondo de éste, puede medirse en el motor
de tracción.
Este esfuerzo se llama torque.
Cuando entra la pulpa de alimentación al espesador, las lamas tienden a desplazarse por el perímetro del espesador antes de sedimentar en el fondo.
Las partículas más gruesas tipo arena, por otro lado, sedimentan en forma casi directa hacia abajo en cuanto entran en el espesador.
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El riesgo de cargar excesivamente el espesador o tapar las tuberías
es mayor durante la partida.
Este problema potencial sólo existe durante la partida.
Cuando el funcionamiento del espesador se ha estabilizado, las
arenas gruesas que entran en el espesador se juntan en el fondo con
las lamas que entraron en éste varias horas antes y son arrastradas
por acción de la rastra hacia el centro.
Esto produce una condición de equilibrio en la que las arenas y
lamas están en la proporción correcta en la salida del fondo del
espesador.
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Toma muchas horas para que un espesador alcance una condición
de equilibrio.
Uno de los objetivos durante la partida es moler el mineral más fino
que lo normal a fin de hacer mínima la cantidad de arena gruesa que
entra en el espesador y aumentar al máximo la cantidad de lamas
producidas.
Esto ayuda a evitar que se tapen las líneas y el espesador, hasta que
el espesador haya alcanzado una condición de equilibrio.
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Es importante no quitar todas las lamas del espesador durante un
parada de rutina.
Si algunas lamas quedan en el espesador, ellos ayudarán a lubricar
las arenas gruesas que entran primero en el espesador en la partida.
Para aumentar la tasa de sedimentación de las partículas sólidas en
el espesador, un reactivo llamado floculante, se agrega a la pulpa de
alimentación del espesador.
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Este reactivo cambia la tensión superficial de las partículas
individuales y las aglomera, produciendo partículas más grandes
compuestas tanto de partículas gruesas como finas.
Estas nuevas partículas más grandes formadas recientemente,
sedimentan más rápidamente y producen un efluente claro a tasas
de producción más altas.
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Se ha encontrado que el floculante es más eficaz cuando es
agregado en pulpas diluidas.
La razón por la cual la floculación es más eficaz en
concentraciones más bajas es porque hay mejor contacto del
floculante con las partículas sólidas individuales.
La cantidad de floculante requerida es determinada por la claridad
del overflow. Sin embargo, el operador debe aprender a reconocer
ciertos problemas que pueden ser causados por una floculación
inadecuada.
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El exceso de floculante naturalmente produce costos de reactivos altos: El alto torque de la rastra y la alta viscosidad de las lamas indican un exceso de floculación, que puede causar problemas en la descarga y la formación de islas de sólidos en el espesador. Por otra parte, una baja floculación puede contribuir a una pobre claridad en el overflow.
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• La mala floculación es un problema serio porque
puede causar la segregación de la arena, lo que
puede llevar a un torque alto de la rastra.
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• Cuando el espesador está operando correctamente y tiene una
profundidad adecuada de sólidos, la densidad del underflow es
alta.
• Una densidad alta se puede lograr permitiendo que se acumule
un lecho de pulpa en el espesador. Esto da cierto tiempo a la
pulpa para que se compacte y permite que el agua de exceso
percole en el lecho.
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• La mayoría de los espesadores pueden operar muy cerca de la
densidad máxima del underflow, sin acumular una carga
demasiada alta en el mecanismo de tracción de la rastra.
• A medida que la densidad aumenta al máximo absoluto,
normalmente implica que la carga en las rastras es demasiado
alta y que el espesador está acercándose a la sobrecarga.
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• Si la densidad de la pulpa es demasiado alta, el flujo de salida
de underflow (el flujo de descarga), debe aumentarse para
reducir la cantidad de sólidos en el espesador temporalmente.
Si la densidad de la pulpa es muy baja, indica que el lecho de
pulpa es demasiado poco profundo y que el flujo de descarga
de underflow debe reducirse.
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• Un torque alto en el motor de la rastra indica que la densidad de
la pulpa está aumentando o que la rastra se está trabando
mecánicamente.
• Se activan las alarmas si el torque de la rastra llega a ser alto, y
si se presentan niveles de torque sumamente altos, el motor de
la rastra se desconecta por acción de enclavamiento para
prevenir daños.
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• Dado que la pulpa de alimentación entra en el espesador a una
concentración de aproximadamente 30 %, debe ser diluida
antes de la floculación.
• Se activan las alarmas si el torque de la rastra llega a ser alto, y
si se presentan niveles de torque sumamente altos, el motor de
la rastra se desconecta por acción de enclavamiento para
prevenir daños.
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Tipos de espesadores
a) Espesador continuo
Consiste de un tanque cilíndrico, de diámetro que varía de 2 a 200
m y de profundidad entre 1 a 7 m.
La pulpa se alimenta en el centro por un pozo de alimentación
puesto hasta 1 m bajo la superficie del líquido ( aunque hay
espesadores que su descarga está más abajo ), para causar la
menor perturbación posible.
.
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El tanque tiene uno o más brazos giratorios radiales, desde cada
uno de ellos está suspendida una serie de aspas acondicionadas
para arrastrar los sólidos asentados hacia la salida central.
En la mayor parte de los espesadores modernos estos brazos se
elevan automáticamente.
.
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En los espesadores relativamente pequeños, menores de 45 m de
diámetro, la cabeza de la transmisión generalmente se sostiene
sobre una estructura que atraviesa el tanque.
Generalmente, la descarga se retira desde el vértice de un cono
localizado en el centro del fondo inclinado.
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.
: espesador con mecanismo soportado con superestructura
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• Los filtros de torta pueden ser de presión, vacío
de tipo continuo o intermitente.
TIPOS Y OPERACIÓN DE EQUIPOS A
USAR EN LA ETAPA DE FILTRADO
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• Filtros de presión
• Las mayores velocidades de flujo y el mejor lavado y secado se
obtienen usando presiones más altas.
• La extracción continua de sólidos de la cámara del filtro a
presión puede ser extremadamente difícil y consecuentemente,
aunque existan los filtros de presión continuos, la gran mayoría
opera como unidades intermitentes.
• En los filtros de presión, se consigue aplicando una presión
positiva en el extremo de la alimentación y en los filtros de vacío
aplicando un vacío en la cara posterior del medio filtrante. El
lodo de la alimentación debe estar a la presión atmosférica.
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Otras características del filtro de presión:
• Produce tortas extremadamente secas con muy cortos tiempos
de ciclos. El proceso es tan eficiente que se logran, en algunos
casos, contenidos de sólidos de 94%.
• Alta presión de trabajo, sobre los 1.6 Mpa ( 16 bares ).
• La eficiencia de lavado es sobre 99%.
• La operación totalmente automática reduce los costos de
operación al eliminar las necesidades de un operador en forma
continua.
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• Cada etapa de filtración, presión de diafragma, lavado del
queque, impulsión de aire, descarga del queque y lavado del
filtro es hecha rápidamente y automáticamente.
• Los tiempos de ciclos de filtración son a menudo completados
en menos de diez minutos, en algunos casos hasta en seis
minutos.
• La razón de filtración varía significativamente, en el rango de
200 a 320 kg/m2/hr.
• Area de filtración: 0.8 a 144 m2.
• Capacidades hasta 150 toneladas secas/hr por filtro.
• Completamente hidráulico; pocas partes móviles.
• Filtros de prensa: son el tipo de filtro de presión que se usa
con más frecuencia.
• Se fabrican en dos formas:
• Filtros prensa de placa y bastidor
• Filtro prensa de placa de retroceso o filtro prensa de
cámara
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• El filtro de prensa de placa y bastidor
• Consiste de placas y bastidores colocados alternadamente. El bastidor hueco está separado de la placa por la tela del filtro.
• El filtro prensa se cierra por medio de un tornillo o mecanismo de pistón hidráulico y la compresión de la tela del filtro entre las placas y el bastidor ayuda a evitar las fugas.
• Por lo tanto, se forma una cámara hermética entre cada par de placas.
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• El lodo se introduce a los bastidores vacíos de la
prensa a través de un canal continuo formado por los
orificios de las esquinas de las placas y bastidores.
• El filtro pasa a través de la tela y corre hacia placas y
bastidores.
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• El filtrado pasa a través de la tela y corre hacia debajo de las
superficies acanaladas de las placas y sale a través de un canal
continuo.
• La torta permanece en el bastidor y cuando está lleno, la torta
se lava. Entonces se descarga la torta que está en los
bastidores, el filtro prensa se cierra de nuevo y se repite el ciclo.
filtro de prensa de placa y bastidor
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• El filtro de prensa de placa con cavidades
• Es similar al tipo de placa y bastidor, excepto por el
hecho de que los elementos del filtro consisten
solamente de placas con cavidades.
• Las cámaras del filtro individual se forman entre
placas sucesivas.
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• Todas las cámaras se conectan por medio de un hueco
comparativamente grande en el centro de cada placa. La tela
del filtro con un hueco central cubre la placa y el lodo sale por el
canal de entrada.
• El filtrado claro que pasa a través de la tela se extrae por los
agujeros más pequeños en la placa; gradualmente la torta se
deposita en las cámaras.
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• Los filtros de placas con cavidades se usan más en el
tratamiento de lodos con altos contenidos de sólidos.
• Estos proporcionan una descarga de torta más fácil que los
filtros prensa de bastidor y placa y son más apropiados para la
mecanización.
filtro de prensa de placa con cavidades
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• La torta es fácilmente removida haciendo retroceder el pistón
neumático, relajando la presión y separando cada una de las
placas, para permitir que la pasta compactada caiga desde la
cámara.
• 1- Cerramiento de la prensa: cuando el filtro esta totalmente
vacío, la cabeza movible que es activado por el sistema
hidráulico-neumático cierra las placas.
• La presión de cerramiento es autorregulada mediante la
filtración.
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2- Rellenado: Durante esta fase corta la cámara se llena con lodos para su filtración.
El tiempo de relleno depende del flujo de la bomba de alimentación.
Para lodo con gran capacidad de filtración es mejor rellenar el filtro rápidamente para evitar la formación de una pasta en la cámara primaria antes de que se haya rellenado del todo.
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3- Filtración: Una vez rellenada la cámara, la llegada de manera
continua de lodo a tratar para ser desaguado provoca un aumento de la presión debido a la formación de una capa espesa de lodo en las membranas.
Esta fase de filtración puede reducirse de manera manual, mediante un temporizador o un indicador del flujo que activa una alarma de parada cuando se alcanza el final de la capacidad de filtración.
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Cuando se ha parado la bomba de filtración, los circuitos de filtración y ductos centrales, que están todavía rellenos de lodo se les aplica aire comprimido para su purgado.
Apertura del filtro: La cabeza movible se retira para desarmar la primera cámara de filtración.
La pasta cae por su propio peso. Un sistema mecanizado tira de las placas una por unas. La velocidad en la separación de las placas puede ajustarse teniendo en cuenta la textura de la pasta.
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• Capacidad de filtración
• La capacidad de producción de un filtro de prensa es de entre
1.5 y 10 kg de sólidos por m2 de superficie de filtración. para
cada modelo de filtro de prensa el volumen de la cámara y la
superficie de filtración depende del número de placas del filtro.
• En términos prácticos el tiempo de prensado es menor de cuatro horas.
La filtración depende de:
- espesamiento de la pasta - concentración de lodo - resistencia específica - coeficiente de compresibilidad.
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El medio filtrante
• Muchas veces la selección del medio filtrante es la consideración más
importante que asegura la operación eficiente de un filtro.
Generalmente, su función es actuar como soporte de la torta del filtro,
en tanto que las capas iniciales de la torta proporcionan el verdadero
filtro.
El medio filtrante debe ser mecánicamente fuerte, resistente a la corrosión y ofrecer tan poca resistencia al flujo del filtrado como sea posible.
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Los medios filtrantes se producen de: algodón, lana, lino, nylon, seda,
fibra de vidrio, carbón poroso, metales, rayón ( seda artificial ) y otros materiales sintéticos.
Las telas de algodón son el tipo más común de medio filtrante, principalmente, por su bajo costo inicial y la existencia de una amplia variedad de tejidos. Dichas telas se usan para filtrar sólidos tan finos como 10 m.
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Los floculantes son productos químicos diseñados para que las
partículas finas en suspensión se aglomeren en partículas más grandes.
Los sólidos aglomerados, llamados flóculos, sedimentan más rápidamente que las partículas originales.
El agua desde la cual los sólidos sedimentan queda clarificada; y ya no contiene partículas demasiado finas para sedimentar.
TIPOS DE REACTIVOS USADOS EN
EL ESPESAMIENTO Y FILTRADO
Y DOSIFICACIONES
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Los floculantes son polímeros (cadenas de moléculas unidas) que
enredan a las partículas finas de sólidos suspendidos en sus redes y producen la formación de flóculos.
Para mejorar la dispersión, se agrega floculante en una solución muy
diluida, típicamente menor que un décimo del diez por ciento disuelto
en agua.
Es necesario asegurar que permanezca lo más seco posible hasta que
sea mezclado con agua.
TIPOS DE REACTIVOS USADOS EN
EL ESPESAMIENTO Y FILTRADO
Y DOSIFICACIONES
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Aunque la adición de floculante al espesador es la variable más
importante para alcanzar una alta descarga de sólidos, la sobre floculación puede producir serios problemas en el espesador.
La sobre-floculación ocurre cuando las partículas de flóculos se agrandan tanto que atrapan agua. El resultado es una pulpa sobre floculada con una densidad de pulpa baja que no sedimenta bien.
Una sobre floculación extrema puede provocar una rápida
sedimentación de los sólidos que conducirían a la formación de un
lecho de sólidos similar a una rosca gelatinosa.
TIPOS DE REACTIVOS USADOS EN
EL ESPESAMIENTO Y FILTRADO
Y DOSIFICACIONES
Esto da finalmente como resultado un alto torque de la rastra y la obstrucción del
espesador.
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Una baja densidad del underflow del espesador está generalmente
acompañada por un bajo flujo de masa desde el espesador, junto con el aumento del inventario del lecho del espesador.
Esto resulta en un aumento en el nivel de la interfase o en un incremento del torque de las rastras.
TIPOS DE REACTIVOS USADOS EN
EL ESPESAMIENTO Y FILTRADO
Y DOSIFICACIONES
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• Se puede señalar que los floculantes aniónicos tienen
dosificaciones normales entre 2.5 a 50 g/t de concentrado.
• Los floculantes no iónicos se preparan en dosificaciones entre
1 a 50 g/t y en filtración entre 5 a 250 g/t.
• Los floculantes catiónicos se aplican en dosificaciones entre
25 a 250 g/t.
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Tasa de filtrado
• La tasa de filtrado está dada en un filtro de presión por los kilos por hora de concentrado semiseco por el área de filtrado, lo que se expresa en k/h/m2.
CORTADOR DE
MUESTRA 1º Y 2º
350-SA-01
CELDAS
ROUGHER
350-CF-(07-14)
PROCEDIMIENTO PLANTA FLOTACION LINEA 1
CELDAS
SCAVENGER
350-CF-(15-20)
350-CF-(21-26)
350-CF-(27-32)
SUMIDERO DE
IMPULSIÓN
CICLON
DESARENADOR
O REMOLIENDA
250-CS-08
CELDAS
CLEANER
350-CF-(01-06)
RECLEANER (CELDA
COLUMNAR)
350-CF-33
ESPESADOR
450-EP-01
SUMIDERO DE
IMPULSIÓNRELAVE
Colas recleaner
Colas de cleaner
CORTADOR DE
MUESTRA 1º Y 2º
350-SA-03
CORTADOR DE
MUESTRA 1º Y 2º
350-SA-02
ESPESADOR
CONCENTRADO
PLANTA 2
400-EP-02
FILTRO
450-FI-01
REL2
TRANQUE
Agua recuperada
CANCHA
CONCENTRADO
Agua
HIDROCICLONES
250-CS-01
250-CS-07
250-CS-03
MOLINO 2
250-ML-02
BOMBA
250-PP-02
HIDROCICLON
250-CS-02
Colas
70
Bombas
Derrames
Sala Compresor
Compresor GA55 VSD FF
Espesador Hoesch
Estanque Pulmón
Filtro Hoesch
250-CP-01
450-EP-01
450-FL-01
50
51
52
66
65
68 69
67
54
62
71
A Tranque
A Planta N° 2
53
Concentrado Planta 2
Conce
ntr
ado P
lanta
1
A E
spesa
dor
Sie
mens
Pla
nta
2
A P
ozo
s P
lanta
1
A Pozos Planta 1
72
71
Filtro Siemens Espesador de 18 Pies
72
73
74
MOLINO 5
200-ML-05
BOMBAS (2)
200-PP-O5A y 05B
HIDROCICLONES (3)
200-CS-05
HIDROCICLONES (2)
310-CS-1
ESTANQUE
ACONDICIONADOR ROUGHER
310-TK-01
PROCEDIMIENTO PLANTA FLOTACION LINEA 2
ROUGER
310-CF-(01-06)
ROUGHER SCAVENGER
310-CF-(16-21)
ESPESADORES
RELAVE
RELAVES
(Socorro 6 o
Humo Corral)
FILTRO
450-FI-01
CELDAS CLEANER
(4) WENCO
310-CF- (07-10)
SCAVENGER-CLEANER
(4) WENCO
310-CF-(12-15)
RECLEANER
(CELDA COLUMNAR)
310-CF-11
ESPESADOR
CONCENTRADO
400-EP-02
(Recuperación de agua)
RESERVORIO
CORTADOR DE
MUESTRA 1º y 2º
310-SA-01
CORTADOR DE
MUESTRA 1º Y 2º
310-SA-02
CORTADOR DE
MUESTRA 1º y 2ª
310-SA-03
REL2
ESPESADOR
450-EP-01
PLANTA 1
CE
LD
A C
OL
UM
NA
R
35
0-C
F-3
3
PL
AN
TA
1
AGUA
AGUA
RECUPERADA
CANCHA
CONCENTRADO
AGUA RECUPERADA
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Espesador y Filtro Siemens
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