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

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