Curso Espesamiento

1. Recordar lo conceptos básicos del proceso de espesamiento.

2. Ver las principales variables de diseño y operacionales que afectan el proceso de espesamiento.

3. Conocer las principales partes de un equipo de espesamiento.

Objetivos

Temas

• Teoría De Sedimentación• Teoría De Floculación• Teoría De Antispumante• Equipos Espesadores

Definición

Espesamiento o espesaje

Es la operación de separar, mediante el mecanismo de sedimentación, parte del agua de una suspensión. Producto de ésta operación unitaria se obtienen dos productos:

Una pulpa de mayor concentración de sólidos en la descarga (bajoflujo) y por la otra,

un flujo de agua clara (sobreflujo).

Sedimentación

Proceso en el cual las sustancias en suspensión se depositan en el fondo del liquido debido a la gravedad.

Sedimentación

Elemento Tamaño: microns Tiempo para caer 1m

Grava 10,000 (10 mm) 1 seg

Arena Gruesa 1,000 (1 mm) 10 seg

Arena Fina 100 (0.1mm) 125 seg

Finos 10 108 min

Bacterias 1 180 hr

Coloides .1 2 años

Tamaños de Partículas

Velocidad de sedimentación

Fuerza de gravedad (g)

Fuerzas de resistencia al

fluido (FR)

Volumen de partícula (Vp)

Área de partícula transversal al

movimiento (Ap)

Densidad específica de la

partícula (dp)

Densidad del fluido ( )d

Viscosidad del líquido (CR)

Teoría De Sedimentación

FG

FR

Teoría De Sedimentación

FG

FR

Teoría de sedimentación

Para el flujo de pulpas de un proceso minero, la velocidad de sedimentación se ve afectada por los siguientes efectos:

Las partículas no son esféricas

Existe un gradiente granulométrico de partículas.

Existe interacción entre partículas.

Teoría de sedimentación

Tipos de sedimentación

Según movimiento de las partículas

Sedimentación libre

Sedimentación por zonas

Según como se realice la operación

Sedimentación batch

Sedimentación continua

Floculación

Floculación

Objetivo:

Facilitar el retiro de los sólidos en suspensión y de las partículas coloidales.

Ventajas:

1. Acelera la sedimentación de las partículas2. Mejora la calidad del agua de rebose3. Reduce el volumen de lodo sedimentado

Floculación

Factores que influyen en la floculacion:

La naturaleza del agua. La floculación es extremadamente sensible a las caractersticas fisicoquímicas del agua cruda, tales como la alcalinidad, el pH y la turbiedad.

Las variaciones de caudal y la intensidad de agitación.

El tiempo de floculación. La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo.

Gradiente de velocidad. Cuanto mayor es el gradiente de velocidad, mas rápida es la velocidad de aglomeración de las partículas.

Floculación y Coagulación

Coagulantes• Su principal acción es en las

partículas coloides (< 1 micra =1/1000 mm).

• Neutraliza la carga superficial de las partículas coloidales (disminuye la repelencia entre ellas).

• Permite acercar las partículas coloidales dispersas lo suficiente para formar floculos.

Floculantes• Su principal acción es en

partículas en suspensión (> 1 micra).

• Forma puentes entre partículas.

• Permite la unión entre puentes de partículas permitiendo formar lodos espesados.

Coagulación y Floculación

Coagulantes Floculantes

Coagulation (charge neutralization)

_ _ _ __ + + _

_ + + _

_ _ + _

_ ++ __ _

_ _ _ + + _

_ + + _

+ _

_ ++ __ _

+

_ _ _ + + _

_ + + _

+ _

_ ++ __ _

+

coag

ulan

t add

ition

Effectiveradius

StableColloid

Sedimentación discontínua

Teoría de sedimentación

Se utilizan dos Floculantes:Optimer 9873 para operación normalSNF 103 para eventos de pérdidas de aguas claras u operación inestable del espesador de colas.El precio del floculante SNF 103M es 8% mayor que el de Optimer 9873.

Preparación para 1,5 g/lEstanque de PreparaciónNivel bajo inicio de preparación: 30%Nivel alto termino de preparación: 85%

Cantidad de Floculante: 125 Kg (190 Kg en caso de que el estanque de preparación estuviese vacío)

Adición de agua en mezclador estático:

Valor del flujo debe ser cercano a 100 m3/h

Planta Floculante

Control de espuma

Espumación

Formación Agitación mecánica

Inyección de aire

Caída en cascada Bombeo

Maduración Espuma Húmeda Espuma Seca

Persistencia Tensoactivos Partículas coloidales Viscosidad

Etapas de formación de la espuma:

Tensoactivos (también llamados surfactantes): son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases.

Tensión superficial: la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie

Espumación

Crecimiento de la espuma

Antiespumante

Control De Espuma

Rompimiento de espuma

Actual• Aplicación de

antiespumante NALCO 7810.

• Dos puntos de aplicación: Canaleta de flotación

Linea N° 2. Canaleta de alimentación

al espesador.

Propuesto• Alimentar desde planta

de reactivos del antiguo TK de almacenamiento de AP 405.

• Alimentación remota.• Aplicación en spray.

Aplicación de Antiespumante

Equipo Sedimentador

Descripción

Un espesador es un estanque cilíndrico con un fondo inclinado y un mecanismo de rotación de las rastras que conducen los sólidos a la descarga central abierta. Un rebalse periférico ubicado en la parte superior del estanque sirve para evacuar el líquido clarificado.

Terminología y conceptos básicos

Objetivos del Espesador de relaves

• Aumentar la concentración de sólidos de la pulpa de la corriente de alimentación hasta un 60%.

• Recuperar y reutilizar el agua contenida antes que sea depositada en el tranque de relaves.

Equipos espesadores

Principales partes del espesador

Equipos espesadores

Perfil de Zonas de un Espesador

Equipos espesadores

Consideraciones de seguridad personal:

• Uso del EPP

• Cuidado en el uso de objetos sueltos que puedan caer dentro del espesador (cascos de seguridad, balanzas marcy, recipientes, etc).

• Riesgos de caídas.

Controles operacionales

Consideraciones operacionales:

• Chequeo visual del agua de rebose

• Chequeo del torque y altura de rastras

• Chequeo del nivel de aguas claras.

• Control del %solido de alimentación al espesador y descarga de bombas.

• Inspección descarga floculante

• Amperaje bomba de descarga.

Controles operacionales

Consideraciones de las Rastras:

Tiene una influencia significativa en los costos y la operación del equipo.

La velocidad de giro debe ser tal que no destruya los floculos y, a la vez asegure la colisión y adhesión de particulas.

Permite arrastrar los lodos hacia la descarga central.

Su movimiento ayuda a la formación de flóculos coloidales.

Equipos Espesadores

Torque=Fuerza x distancia

Controles operacionales

Nota: el torque aumenta a medida que la misma cantidad de fuerza se aplique mas distante del centro de eje.

¿Que nos indica la medición de torque?

El torque mecánico se produce debido al aumento de

la fuerza de la rastra sobre el material (Mediante las

aspas), debido al arrastre de material hacia el cono

de descarga.

Este fenómeno se debe a la acumulación de material

del espesador en un colector intermedio entre la

pared del espesador y el cono de descarga.

Controles operacionales

Acumulación de lecho de lodos

Espesador Alta Capacidad

• Feed Well Profundo con Placa Deflectora• Área de Sedimentación dentro del FeedWell.• Consumo Eficiente de Floculante por dilución de la pulpa• Fácil control de claridad O/F y densidad de U/F.• Mayor capacidad de tratamiento por unidad de área.

Zona deSedimentación

Libre

Zona de Lodos

Zona deCompactación

Agua Clara

Equipos espesadores

Diseño del Feed Well

Diferencia de Altura

r1

r2

Placa Deflectora

Nivel deLa Pulpa

Nivel deAgua Clara

Zona de Lodos

GAP

Equipos espesadores

Analisis Aguas Claras

1000

850

650

450

250

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Altura de aguas claras espesador de colas

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

alimentación (tms/h)

Altura aguas claras (m)

Sólidos (%p/p)

3 4 5 6 7 8 9 10 11 121000 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,9 2,0 2,2 2,3 2,5950 1,1 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 2,0 2,1 2,3 2,4850 1,0 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 1,9 2,1 2,2 2,4750 0,9 1,1 1,2 1,4 1,6 1,7 1,9 2,0 2,2 2,3650 0,9 1,0 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 1,9 2,1 2,2550 0,8 1,0 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,9 2,0 2,2450 0,7 0,9 1,1 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 2,0 2,1350 0,7 0,8 1,0 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,9 2,0250 0,6 0,8 0,9 1,1 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 2,0150 0,6 0,7 0,9 1,0 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 1,9

Sólido de alimentación (% p/p)

Alim

enta

ción

min

eral

(tm

s/h)

Espesadores de relaves

¿Consultas?

Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación según el movimientos de las partículas que sedimentan: Sedimentación libre: se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido.

Sedimentación por zonas: se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas. Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentación.

Dependiendo de cómo se realice la operación, la sedimentación puede clasificarse en los siguientes tipos:

Sedimentación intermitente: el flujo volumétrico total de materia fuera del sistema es nulo, transcurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.

Sedimentación continua: la suspensión diluida se alimenta continuamente y se separa en un líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración. Transcurre en régimen estacionario.

Teoría de sedimentación