Dimensionamiento de hidrociclones

Por muchos aos los hidrociclones han sido referidos simplementecomo ciclones y son ampliamente utilizados en circuitos de moliendapara hacer la clasicacin departculas. El rango de trabajo de losciclones est entre 40 a 400 micrones, son muy pocas las aplicacionesen tamaos ms nos que 5 u ms gruesos que 1000u. Los ciclones seusan con gran ventaja en circuitos de molienda primaria, secundaria yde remolienda.

Parmetros bsicos para un hidrociclnUn cicln estndar se define como aquel en el cual existe relacinadecuada y geomtrica entre el' dimetro del cicln, rea de ingreso,tubo devrtex, orificio apex y la longitud suciente que provee elsuciente tiempo de retencin para la clasicacin apropiada de laspartculas.

El parmetro ms importante es el dimetro de cicln. Esto es eldimetro interno de la cmaracilndricaque recibe la alimentacin.El siguiente parmetro en importancia es el rea de tubo de ingreso,este es generalmente un orificio rectangular con la dimensin mayorparalela al eje del cicln. El rea bsica se considera generalmentecomo 0.05 veces al cuadrado del dimetro del cicln.

El otro parmetro de importancia que elvrtex, por donde descarga elrebose departculasnas. Se sabe que la funcin primaria d este tubodevrtexes el control de la separacin y el ujo que abandona elcicln. El :vrtexdebe ser extendido hasta debajo de la entrada dealimentacin para prevenir al cortocircuito de material directamentehacia el rebose. El tamao delvrtexigual a 0,35 veces al dimetro delcicln.

La seccincilndricaes otra parte importante, est entre la cmara dealimentacin y la seccin cnica, tiene el mismo dimetro que lacmara de alimentacin, su funcin es incrementar el tiempo deretencin. Para un cicln estndar la longitud debe ser igual aldimetro.

Luego, la seccin cnica que tiene un ngulo generalmente entre 10 -20 su funcin es similar a la seccincilndrica proveer tiempo deretencin. La seccin cnica termina en el oricio apex que tiene comodimensin critica el dimetro interno de dicho punto de descarga, debeser lo sucientemente amplio para evitar que el cicln se obstruya.

Eltamao normal del apexmnimoes de 10% del dimetro del cicln ypuede ser tan grande como 35%.Por lo anterior, si hallamos el dimetro del cicln,tendramosdeterminadas las dimensiones bsicas geomtricas de sus partes.

Criterios de Seleccin de hidrociclonesEn diseos de circuitos de molienda - clasicacin, el objetivo esproducir un rebose del cicln que tenga ciertacaractersticagranulomtrica, esta normalmente est definida como un porcentajeque pasa una determinada apertura de malla en micrones.Krlebs Engineering propone una relacin emprica que liga ladistribucin del over flow en tamaos departculascon el D50crequerido para producir una separacin especicada; sta se da en latabla N 1.

La relacin indicada en esta tabla es para sistemastpicosde moliendaen distribuciones de tamao promedio y puede variar slo ligeramentecon lascaractersticasparticulares de cada mena.

La separacin del cicln puede ser alcanzada usando la ecuacin z.

D50c (aplicacin) = D50c(base) x C1 x C2 x C3

El D50c (base para un cicln de dimetro dado se multiplica por tresfactores de correccin designados como C1, C2, C3.

Este D50 (base) es el tamao de micrones que un cicln estndarpuede alcanzar operando bajo las condiciones base y se estima de larelacin 3.

D50c (base) = 2.84 D0.66

Donde: D = dimetro del cicln (cm.)

La correccin C1 se debe a la influencia de concentracin de slidoscontenidos en la pulpa alimentada y puede estimarse por la siguienterelacin:

La segunda correccin C2 es debido a lacadade presin, medidaentre la presin de alimentacin menos la presin del rebose.Lacadade presin es una medida de laenergaque se utilizar en elcicln para alcanzar la separacin, en lo posible se recomienda queestacadade presin sea del orden de 40 a 70 Kpa (5 a 10 PSI). Sepuede estimar de la siguiente relacin

Se reduce que una lata cada de presin tendr como resultado unaseparacin na y una bajacadade presin, debe significar unaseparacin gruesa.

La siguiente correccin, C3 se debe al efecto de la gravedad especificade slidos y liquido que son sujetos de clasificacin. Tiene mayorimportancia cuando la diferencia de gravedad especica entre elmineral y ganga es fuerte que conduce a pensar que se permite unamayor liberacin departculasminerales a un tamao relativamentegrueso de separacin.

GL = Gravedad especica de liquido(Normalmente 1)

Ejemplo de calculoSeleccionar el tamao / nmero de ciclones para un circuito demolienda que consta de molino de barras y bolas donde el alimentofresco si RM es 25C TPH de slidos, ambas descargas de molino sejuntan en el cajn de bomba y seenvana los ciclones. El overflowdebe ser 60% - malla 200 a un mnimo de 40% de slidos en peso. Elunderflow regresa al molino de bolas cuya carga circulante se obtieneen 225% Sp-gr = 2.9 Presin = 50 Kpa.

Flujos del Circuito

Rebose del Clasicador

TPH slidos : 250% slidos : 40%TPH lquido : 625 - 250 = 375TPH pulpa : 250 / 0.4 = 625Densidad pulpa : 1355.1 (calculado en base a relacinconocida de porcentaje slidos y K) = 1000 / (1 % SK)L/ seg (pulpa) = 128.1

Arenas del Clasicador

TMPH (slidos) =250 X 2.25 = 562.5TMPH (liquidos) =167.5TMPH (pulpa) =750.0Densidad pulpa =1966L/seg = 106Porcentaje = 75%

Alimento al Cicln

TMPH (slido) = 812.5TMPH (liquido) = 562.5TMPH (pulpa) = 1375% slidos = 59.1densidad pulpa = 1632L/seg = 234*conc. Sol. en volumen = 33.76

Si se desea obtener 60% - m 200 en el rebose se estima el D50 deaplicacin de la tabla dada por Krebbs, corresponde un factor de 2.08.

Tamao en micronesde aplicacin= 74 (malla 200)

D50c requerido = 2.08 x 74 = 153.9 uD50c (aplicacin) = 3353.9 u

Clculo de factores de Correccin

d50 (base) = 36.8 u

Con la relacin conocida se halla el dimetro adecuado de cicln.

Dd50 (base = 2.84 D ^0.66

DondeD50 (base) = 36.8

Luego : D = 485 cm (19)

Se puede decir que el cicln es de 18 a 20" de dimetro.

Para hallar la capacidad Krebbs propone un grfico que relaciona capacidad decicln en litros/segundo contracadade presin que proporciona una familiade rectas paralelas segn el dimetro del cicln en pulgadas. De tal grficoexpuesto en papel log-log se proporciona los siguientes datos, a n de realizarla respectiva interpolacin.

Para 50 Kpa se obtiene aproximadamente 40 l/seg, si la necesidad dealimentacin es 234 l/seg, luego se requieren 234/40 = 6 ciclones de 18 a20 de dimetro. El resto de dimensiones bsicas se deducen de lasconsideraciones expuestas referentes a parmetros.

Clasificacin humedaGeneralidades

Se denomina clasicacin, a la separacin de un conjunto departculasdetamaos heterogneos en dos porciones, cada una conteniendopartculasde granulometra u otra propiedad ms especica que el conjunto original. La clasicacin se realiza por diferencias detamaoy de gravedad especica que originandiferentes velocidades de sedimentacin entre laspartculasen un fluido (agua oaire), cuando sobre ellas actan campos de fuerzas como el gravitatorio u otros.Se distingue del tamizado por que ste utiliza exclusivamente el tamao de laspartculas.

Curva de particin de un clasificadorEn forma ideal un clasicador deber separar una mezcla original de partculas endos porciones; una departculasgruesas de tamao mayor a un cierto valor alque se llamar d50. Este valor de d50 sera el tamao de laspartculasquetendranla misma posibilidad de ir a la fraccin gruesa(descarga) o a la na(rebose) y ser denominado en adelante como el tamao de corte delclasicador.

Para casos prcticos, ocurre quepartculasnas menores al d50, pasan a lafraccin gruesa y viceversa. Una forma de determinar cuan alejado delcomportamiento ideal opera un clasicador, es mediante la determinacin de sucurva de particin, llamada tambin curva de Tromp, que resulta de gracar eltamao promedio de un rango de tamaos de partcula versus el porcentaje enpeso departculasde este rango de tamaos que pasan a la descarga delclasicador en relacin al total de partculas del mismo rango de tamaosalimentadas al clasicador. Por ejemplo, si del alimento total a un clasicador, 10ton/h corresponden a partculas comprendidas entre los 105 y 150 micrones (-100m + 150m) y de stas, 7 ton/h pasan a la descarga luego de laclasificacin,el punto de la curva de particin para este rango de tamaoestardenido por laabcisamicrones, que representara el tamao promediode laspartculasy por la ordenada

El conjunto de puntos. El conjunto de puntos x= D (x) calculados para todos los rangos detamaosalimentados al clasicador originar la curva de particin. A continuacin se detalla la secuencia que sedeber seguir para su determinacin.Se toman muestras del alimento, rebosa y descarga del clasicador. Luego sedetermina los valores de f(x) (porcentaje en peso retenido de un anlisisgranulomtrico) para cada muestra.

Si F, R y D son los tonelajes horarios de slidos del alimento, rebose y descargael porcentaje en peso departculasdetamaoscomprendidos entre xm (tamaomximodel rango) y xf (tamaomenor del rango), representados por un tamao promedio, que pasan del alimento a la descarga,estardado por:

De forma similar, el porcentaje de partculas de tamao x que pasar del alimentoal rebose ser:

La curva 1 es la denominada curva de particin de un clasicador o una curvaTromp y en ella se muestra que al aumentar los tamaos promedios departculas(x) tendern a pasar a la descarga o UF (mayores valores de E).La escala logartmica en lasabscisasse usa por comodidad, ya que los valores de (x) van generalmente desde los 5 micrones (anlisis granulomtrico porsedimentacin, ciclosizer o pipeta andresana) y Se extiende hasta mas de 1000micrones.

Molienda torre Verti MillEl molino torre fue desarrollado para satisfacer necesidades especcas de una eciente molienda na. Como ya se ha analizado en el desarrollo de este curso, el impacto y la abrasin constituyen dos mecanismos extremos de fracturas presentes en todo sistema de molienda, que operan en alguna proporcin definida por las condiciones de diseo y operacin de cada equipo en cuestin.

En general, el mecanismo de impacto es eficiente para la molienda gruesa, mientras que la abrasinatricin es adecuada para la generacin de productos muy nos; para estas ltimas aplicaciones el molino de torre constituye una alternativa interesante de considerar.

El molino de torre o molino vertical es un equipo de agitacin de cuerpos moledores que opera de modo continuo o batch y que puede ser usado en molienda seca o hmeda.

Sus principales componentes son: cmara de molienda, reductor tipo vertical y motor, sistema de clasificacin integrado, bomba de recirculacin con velocidad variable y un motor con reductor.

El cuerpo principal posee una puerta frontal, que permite el acceso al eje y una pequea puerta lateral que permite el drenaje y descarga de bolas. El eje gusano o tornillo helicoidal es soportado en la parte superior, por medio de un acoplamiento y manteniendo libre en la cmara de molienda. Se mantiene perfectamente centrado slo por la accin de la carga.

Comparacin entre Molino de Bolas y Molino Torre:

Molino de BolasMolino de torre o molino vertical

Requiere ms potencia para una para una molienda naInoperante, no adecuado para molienda superna.Alimentacin fina es ms difcil de moler.Distribucin de tamao muy amplia en el producto.No adecuado para la molienda autgena.No adecuado pata molienda y lixiviacin simultanea.Muy difcil para hacerlo porttil.Alto costo de instalacin y operacin.Gran rea de instalacinMucha vibracinRuido +85 dBRequiere menos potencia para una molienda fina.Optimo para molienda superna.No tiene problemas con partculas nas.Distribucin de tamao estrecha el producto.Adecuado para la molienda autgenaOptimo para molienda y lixiviacin simultaneasPosible de ser porttilBajo costo de instalacin, operacin y manutencin.rea pequea de instalacinMuy poca vibracinMenos de 85 dB.