07_Apunte Separaciones

Industrias I 72.02 92.02

SEPARACIN DE SLIDOS DE SLIDOS SEPARACINES HIDRAULICAS SEPARACIN DE SLIDOS DE LIQUIDOS (V. 1/2015)

72.02 - 92.02 - Industrias I Separacin de slidos en slidos

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4 SEPARACIN DE SLIDOS DE SLIDOS ....................................................... 4 4.1 SEPARACIN DE MATERIALES ..................................................................................... 4 4.2 CLASIFICACIN MECNICA ......................................................................................... 4

4.2.1 Parrillas .............................................................................................................. 4 4.2.2 Cribas (Zarandas) o Tamices ............................................................................. 5 4.2.3 Zarandas (cribas) Vibratorias ............................................................................ 5

4.2.3.1 Zaranda de Inercia .......................................................................................... 6 4.2.3.2 Zaranda Vibratoria Electromagntica ............................................................. 8

4.2.4 Cribas de Tambor (TROMMELS) ...................................................................... 8 4.2.5 Separacin Magntica ........................................................................................ 9 4.2.6 Separadores Magnticos .................................................................................. 10

4.2.6.1 Separadores de Tambor ................................................................................ 10 4.2.6.2 Separadores de Cinta .................................................................................... 11

4.3 SEPARACIONES HIDRULICAS ................................................................................... 11 4.3.1 Generalidades ................................................................................................... 11 4.3.2 Fundamentos de las separaciones hidrulicas ................................................. 12

4.3.2.1 Sedimentacin .............................................................................................. 12 4.3.2.2 Cada en Corriente de Liquido ..................................................................... 13

4.4 APARATOS APLICADOS EN LA CLASIFICACIN HIDRULICA ..................................... 14 4.4.1.1 Separadores de Polvo ................................................................................... 15 4.4.1.2 Cajas de sedimentacin ................................................................................ 15 4.4.1.3 Cajas Piramidales (Spitzkasten) ................................................................... 16 4.4.1.4 Clasificadores de Cono ................................................................................. 18 4.4.1.5 Clasificador Dorr (De artesa o rastrillo) ....................................................... 19 4.4.1.6 Mesa de sacudidas (Mesa del minero) .......................................................... 19 4.4.1.7 Hidrociclones ................................................................................................ 20

4.5 SEPARACIONES HIDRAULICAS FLOTACION .............................................. 22 4.5.1 Definicin y Generalidades del Mtodo ........................................................... 22 4.5.2 Campos de Aplicacin de la Flotacin............................................................. 22 4.5.3 Flotacin por Espuma ...................................................................................... 22

4.5.3.1 Formacin de Espumas ................................................................................. 23 4.5.3.2 Factores Fsicos y Qumicos en la flotacin ................................................. 24

4.5.4 Reactivos o Agentes de Flotacin ..................................................................... 26 4.5.4.1 Espumantes ................................................................................................... 26 4.5.4.2 Colectores ..................................................................................................... 26 4.5.4.3 Modificadores ............................................................................................... 27 4.5.4.4 Floculantes (Coagulantes) ............................................................................ 28

4.5.5 Aplicacin de la Flotacin en la Industria Minera .......................................... 28 4.5.6 Maquinas de Flotacin ..................................................................................... 29 4.5.7 Clasificacin de las mquinas de flotacin ...................................................... 30

4.5.7.1 Condiciones de una Buena Mquina de Flotacin ....................................... 30 4.5.8 Clasificacin de las Mquinas de Flotacin segn su Funcin en el Proceso 30

4.5.8.1 Combinacin de Mquinas de Flotacin para la Concentracin de Sulfuros 31

4.5.9 Descripcin de Aparatos de Flotacin por Espumas ....................................... 31

72.02 - 92.02 - Industrias I Separacin de slidos en slidos

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4.5.9.1 Cuba de Flotacin Callow ............................................................................ 31 4.5.9.2 Cuba de flotacin Callow Mas Intosh ....................................................... 32

4.5.10 Esquemas de Instalaciones de Flotacin ......................................................... 33 4.6 SEPARACIN DE FASES SLIDO- LIQUIDO ................................................................. 35

4.6.1 Introduccin ..................................................................................................... 35 4.7 SEDIMENTACIN ........................................................................................................ 35

4.7.1 Teora de la sedimentacin .............................................................................. 35 4.7.1.1 Velocidad de sedimentacin ......................................................................... 37

4.8 EQUIPOS .................................................................................................................... 37 4.8.1 Espesadores ...................................................................................................... 37

4.9 CLARIFICADORES....................................................................................................... 39 4.10 FILTRACIN ........................................................................................................... 40

4.10.1 Teora de la filtracin ....................................................................................... 40 4.10.2 Regmenes de filtracin: ................................................................................... 40 4.10.3 Clasificacin de filtros ..................................................................................... 42 4.10.4 Equipos ............................................................................................................. 43

4.11 CENTRIFUGACIN .................................................................................................. 54 4.11.1 Teora de la centrifugacin .............................................................................. 54 4.11.2 Equipos ............................................................................................................. 54

4.12 BIBLIOGRAFA ....................................................................................................... 57

4 SEPARACIN DE SLIDOS DE SLIDOS

4.1 SEPARACIN DE MATERIALES

La separacin de materiales slidos se hace con el objeto de clasificar las partculas de materia de acuerdo a sus tamaos o de acuerdo a sus caractersticas. Ejemplos de los primeros son la separacin de rocas en distintos rangos de tamaos (por zarandeo, tamizado, separaciones hidrulicas o neumticas); y, de los segundos, la separacin de minerales de su ganga (por separacin magntica o concentracin hidrulica). Segn el tamao y caractersticas del material a separar se utilizan distintos tipos de aparatos para la separacin de materiales slidos; en la tabla siguiente se da una clasificacin de dichos aparatos.

TAMAO DE GRANO

METODO DE SEPARACIN

TIPOS DE APARATOS

> 200 mm. Manual Parrillas de 200 a 1 mm. Mecnico Parrillas vibratorias

Cribas de tambor < 2 mm. Hidrulico Separadores hidrulicos < 1,5 mm. Neumtico Separadores de aire de 50 a 1 mm. Electro magntico Separadores electromagnticos

4.2 CLASIFICACIN MECNICA

La clasificacin mecnica se realiza por tamizado de la mezcla a travs de parrillas o cribas.

4.2.1 Parrillas

Se fabrican de barrotes de acero de seccin trapecial con la base menor hacia abajo, o con rieles que se instalan con el patn hacia arriba. Pueden ser fijas u oscilante (Figura N1).

Barrotes Rieles

Figura N1. Parrillas

72.02 92.02 Industrias I Separacin de Fases Slido - Lquido

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Fijas: Se utilizan para separacin previa de trozos grandes que sobrepasan la abertura de la carga de la trituradora o a la entrada de los transportadores (elevadores, tornillos, etc.) para retener trozos demasiado grandes.

Oscilantes: La oscilacin se produce por el giro de un eje y una excntrica, donde las parrillas se encuentran desfasadas a 180 y estn suspendidas en la parte inferior.

4.2.2 Cribas (Zarandas) o Tamices

Se hacen con planchas perforadoras o tejido metlico.

Planchas Perforadoras: Son de acero de espesores entre 0.5 y 12 mm.

Tejido Metlico: Alambre de acero blando, bronce, latn, cobre, zinc, etc.

En la Figura N2 se pueden ver los distintos tipos de planchas y tejidos.

Chapas Perforadas Aberturas cuadradas Aberturas redondas Aberturas hexagonales

Tejidos Metlicos Rejilla metlica con orificios cuadrados Rejilla metlica con orificios rectangulares

Figura N2. Planchas y Tejidos

4.2.3 Zarandas (cribas) Vibratorias

Existen varios tipos de zarandas, entre las que merecen destacarse, dentro de las vibratorias, las de inercia y las electromagnticas.

Agujeros

Mallas

Vista en Corte

Alambres


6

4.2.3.1 Zaranda de Inercia

La zaranda de inercia est compuesta de una especie de cajn (armazn) que cuenta con 1,2 o 3 pisos de tejidos metlicos (tamices). El tejido de dimetro ms grande es el superior y el de menor dimetro (tamao de malla) es el inferior. (Figura N3) El marco (cajn) de la zaranda est montado sobre 3 pares de resortes y est atravesado, transversalmente, por un eje, con una polea (en un extremo) al que se acopla un motor a travs de correas trapezoidales. El eje cuenta, adems, con dos volantes de contrapeso. El movimiento del eje, y los contrapesos de los volantes hace que vibre todo el marco (cajn) de la zaranda. El tejido metlico est inclinado unos 20 respecto de la horizontal y el material a clasificar ingresa al piso superior y merced a la vibracin e inclinacin del tejido metlico el material va avanzando y si es de tamao inferior al tamao de la malla pasa al piso ms abajo. El material que no pasa sale por el extremo del tejido opuesto al que entr. De esta forma se consigue, si hay 3 pisos de tejido metlico, separar el material en 4 tamaos. El ms fino, pasa por todos los tejidos, el que le sigue pasa dos pisos pero sale por el extremo del inferior, el que le sigue pasa solo un piso y el restante no pasa el primer piso. Al material que no pasa un tejido metlico (tamiz) se lo denomina rechazo.

72.02

92.02

Indu

strias I

S

eparaci

n d

e F

ases Slid

o - Lq

uido

7

Figu

ra N

3. Z

ara

nda

de In

ercia

VISTA EN CORTE VISTA LATERAL

1.- Resorte 3.- Marco 5.- Eje 7.- Polea 2.- Tamices 4.-Bastidor 6.- Volante

Material Grueso

Material Fino

Alimentacin

3 3

7

2

1 4

5

6


8

4.2.3.2 Zaranda Vibratoria Electromagntica

La vibracin se hace con un sistema electromagntico que se esquematiza en la Figura N4. La armadura es atrada por un electroimn hasta que toca el interruptor de corriente; al hacerlo, se interrumpe la corriente y actan los resortes, que tiran hacia abajo la armadura. De esta forma se logran 1800 vibraciones por minuto. La armadura est unida al marco de la zaranda.

Figura N4. Zaranda Vibratoria Electromagntica

4.2.4 Cribas de Tambor (TROMMELS)

Pueden ser cilndricas, cnicas, prismticas, piramidales, etc. Las ms comunes son las cilndricas (Figura N5). Son giratorias y se encuentran inclinadas respecto de la horizontal de 5 a 7. Las mallas ms pequeas se ubican del lado de la entrada del material y las ms grandes a la salida. Para un D: dimetro de 0,10 m. y L: longitud de 1,6 m. se pueden producir 50 ton / hora de material clasificado, a una velocidad de 25 rpm y con un motor de 2,5 HP. Por su bajo rendimiento y elevado costo de mantenimiento, estas cribas han ido desapareciendo de canteras y lavaderos de minerales que eran donde ms se las usaba. Se usan aun en el cribado de basuras urbanas, por el acondicionamiento de la materia provocado por el batido enrgico que produce. Los apoyos de estas cribas se detallan en la Figura N6.

Electroimn

Interruptor

Resorte

Bastidor

Armadura


9

Figura N5. Cribas de Tambor Figura N6. Apoyos cribas de Tambor

4.2.5 Separacin Magntica

Es un mtodo muy utilizado para concentrar minerales que poseen una propiedad, conforme a su naturaleza, de atraccin magntica. En algunos casos se aumentan las caractersticas magnticas del mineral sometindolos a procesos de tostacin o calcinacin (PIRITAS FeS2- y SIDERITAS CO3.Fe-). Un mineral sumamente apto para ser concentrado por este mtodo es la magnetita (Fe3O4). Considerando la escala de fuerza de atraccin magntica, para un valor 100 del hierro metlico, le corresponde 40 a la magnetita. La hematita (Fe2O3), que tiene valor 2, se torna fuertemente magntica cuando se la tuesta.

Material medio

Material fino

Material grueso

Cilindro

Material de rechazo

Motor

Rodillos de apoyo

Corona

Pin

Vista Lateral

Pestaa de llanta

Rodillo de Empuje

Rodillos de apoyo

Corte A - A

A

A


10

4.2.6 Separadores Magnticos

Son dos los que se destacan, los de tambor y los de cinta.

4.2.6.1 Separadores de Tambor

Cuenta con dos tambores, uno fijo interno, la mitad del mismo sometida a un campo magntico (zona rayada del esquema). El tambor exterior es concntrico al primero y gira. En su superficie cuenta con salientes. Ambos tambores se encuentran en el interior de una caja que tiene en su parte superior una boca de entrada para el material a separar y en la inferior dos bocas de salida saliendo por una de ellas el material no magntico (ganga) y por el otro el magntico (mineral). El material a separar ingresa al aparato y cae sobre el tambor, el no magntico, por gravedad cae y sale por la boca de descarga (a la de la derecha en Figura N7), el magntico se adhiere al tambor (por efecto del campo magntico) y va girando con el tambor exterior hasta que abandona el campo magntico, lugar donde cae por gravedad saliendo por la otra boca de descarga. El tamao del material a clasificar debe de ser de 1 a 20 mm.; la capacidad de produccin es de 50 ton / hora, para un tambor de 0,90 m. de dimetro y 1,10 m. de longitud, utilizando una potencia de 1,5 HP.

Figura N7. Separadores de Tambor


11

4.2.6.2 Separadores de Cinta

El separador de cinta es similar a una cinta transportadora, cuenta con dos poleas, una motora y otra conducida. La cinta tiene, adems, salientes en su superficie. La polea conductora (izquierda de la Figura) est magnetizada. El material no magntico cae, por gravedad, el magntico queda adherido por el campo magntico. Cuando la cinta abandona la polea, cesa el campo magntico y el material magntico cae por gravedad. El tamao del material a separar debe ser de 5 a 50 mm. La produccin es de 10 ton / hora, para un polea de 0,45 m. de dimetro y 0,60 m. de ancho. El aparato trabaja a una velocidad de 50 r.p.m y utiliza un motor de 1,5 HP. de potencia.

1.- Material a concentrar 2.- Polea Motora

(Magnetizada) 3.- Polea Conducida 4.- Cinta 5.- Material no magntico 6.- Material magntico

Figura N8. Separador de Cinta

4.3 SEPARACIONES HIDRULICAS

4.3.1 Generalidades

Las separaciones hidrulicas comprenden las separaciones de slidos de lquidos y las separaciones de dos o ms slidos entre s.

SEPARACIONES HIDRULICAS

1

3

4

2

5 6

Separacin de lquidos de lquidos

Separacin de 2 o ms sl. entre s

Sedimentacin Filtracin

Clasif. Hidrulica Concentracin


12

La clasificacin hidrulica de dos o ms slidos se prefiere al tamizado, cuando la materia a separarse se ha de elaborar en grandes tonelajes, o cuando los tamices son ineficaces por el grado de divisin de las partculas a separarse. La concentracin de minerales que se ver en este captulo es el mtodo denominado de flotacin por espumas.

4.3.2 Fundamentos de las separaciones hidrulicas

Las separaciones hidrulicas, se basan fundamentalmente en los fenmenos de sedimentacin de partculas y cada de partculas en corriente de lquidos. Las neumticas se sustentan en anlogos fenmenos, para el caso de fluidos (aire). Si bien en este curso no se ha de profundizar en el aspecto terico de estos fenmenos, ya que son temas de Mecnica de Fluidos, a continuacin se har una breve descripcin de los aspectos bsicos.

4.3.2.1 Sedimentacin

Si en un lquido se dejan caer simultneamente partculas de un mismo material (de peso especfico mayor que el lquido) y distintos tamaos, se formarn capas, tal como puede observarse en la Figura N9. Las partculas ms grandes (3) quedarn en el fondo del recipiente, las intermedias (2), encima de ellas, y de las ms finas (1), en la parte superior. Las partculas caen por la fuerza de gravedad, a la que se ponen, la fuerza de flotacin y la de rozamiento. Las dos primeras con constantes, pero la de rozamiento va creciendo a medida que aumenta la velocidad. En determinado momento, la velocidad de cada se mantiene constante, y se llama dicha velocidad: velocidad lmite (U1). A partir del momento en que se establece la velocidad lmite se verifica: (Figura N10)

Peso partcula = Fuerza flotacin + Fuerza rozamiento

La separacin de las partculas se realiza en el lapso de tiempo en que las partculas alcanzan su velocidad lmite, lo que dura fracciones de segundo, luego siguen con la U1, ya ordenadas por tamao, hasta depositarse. Los granos que integran una capa, es decir que han cado con igual velocidad, se denominan isdromos (o equidescentes). Partculas isdramas de distintos materiales cumplen la siguiente condicin: D1 . 1 = D2 . 2 = constante (donde D: dimetro partcula y : densidad) La expresin que da la velocidad lmite fue planteada por Stokes de la siguiente forma:

U1 = k . (s 1) . Ds 1


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Representacin de la velocidad de cada de una partcula slida en un lquido.

Donde: s densidad slido Ds dimetro partcula slido 1 densidad lquido 1 viscosidad lquido

En la Figura N10 se ha representado la velocidad de cada de una partcula slida en un medio lquido. Se puede observar que luego de un tiempo la velocidad alcanzada es U1, a partir de ese momento la velocidad se mantendr constante.

Figura N 9

Ul

1Figura N 10

4.3.2.2 Cada en Corriente de Liquido

Supongamos ahora que una partcula cae en una corriente de lquido ascendente. Cuando la partcula alcanza su velocidad lmite se establece una velocidad relativa Ur que ser:

Ur = U lquido U1 Ulim = Uliq Urel

De esta expresin surgen tres alternativas:

1. Si U lquido = U1 la partcula slida queda suspendida en el fluido. 2. Si U lquido < U1 la partcula cae al fondo del recipiente con velocidad Ur U1 la partcula es arrastrada hacia la parte superior del recipiente a velocidad

U1


14

Por consiguiente, para separar partculas slidas de dos tamaos distintos en corriente ascendente de lquido deber cumplirse:

U1 < U liquido < U1'

U1 v U1 son velocidades lmites de partculas de distintos tamaos, siendo la U1 la correspondiente al slido de mayor tamao. En la Figura N11 se puede observar las representaciones grficas del caso planteado. Cuando la cada no es en lquido ascendente (Y an en ese caso), se puede expresar la ecuacin de la velocidad relativa en trminos vectoriales:

Ur = U lquido + U1

Y sta expresin que plantea el caso ms generalizado permite calcular Ur por composicin de vectores.

4.4 APARATOS APLICADOS EN LA CLASIFICACIN HIDRULICA

Entre los aparatos aplicados veremos los siguientes:

Separadores de polvos Cajas de sedimentacin Cajas piramidales Clasificadores de cono (sencillo y doble) Clasificador Dorr (de artesa o rastrillo) Mesa de sacudidas (o mesa de minero) Hidrociclones

Ds

Ds

Figura N 11

U


15

4.4.1.1 Separadores de Polvo

Son aparatos que se utilizan para separar el polvo fino (finos) del material grueso. Se aplican como complemento de los molinos, para retirar los finos de dicho aparato. Como se observa en la Figura es un aparato en forma de recipiente cilndrico, que termina en la parte inferior en forma de cono. Mediante un eje hueco accionado por un motor, da movimiento a una paleta y un disco distribuidor de los polvos que penetran por dicho eje. Cuenta adems con deflectores, y en la parte inferior, concntrico al cono, tiene una especie de embudo. Las paletas, al girar, generan una corriente de aire, tal como se indica en la Figura 12. Esa corriente arrastra a los finos que salen por la parte inferior del cono. El material grueso, que no es arrastrado por la corriente de aire, cae directamente por el embudo. Este material vuelve al molino para ser nuevamente molido. Un separador de 3,70 de dimetro puede clasificar 18ton/hera de material y utiliza para ellos una potencia de 12 HP.

4.4.1.2 Cajas de sedimentacin

1. Entrada suspensin 2. Salida lquido claro 3. Partculas gruesas 4. Partculas medias 5. Partculas finas 6. Caja de sedimentacin

1. Slidos a separar 2. Material grueso 3. Material fino 4. Caja cilndrica 5. Embudo para material grueso 6. Pantalla deflectora 7. Eje hueco 8. Disco distribuidor 9. Paletas 10. Corriente de aire

Figura N 12

Figura N 13


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Las cajas de sedimentacin son clasificadores que se usan en minera, para separar los materiales en tres tamaos distintos. Como se observa en la Figura 13, se trata de un recipiente que cuenta en su parte inferior con tabiques separadores de baja altura. La suspensin penetra por un extremo a una cierta velocidad. En el recipiente, las partculas van sedimentando, naturalmente primero las ms gruesas, luego las medias y por ltimo las finas. El lquido claro sale por el extremo opuesto a la entrada. Las cajas de pesca son un tipo de caja de sedimentacin, formadas por un canal de madera o ladrillo, de 2 m. De largo, 0,40 m. De ancho y 0,20 m. De profundidad. Estos aparatos hoy slo se emplean en explotaciones mineras de poca importancia.

4.4.1.3 Cajas Piramidales (Spitzkasten)

Este aparato es de funcionamiento anlogo al anterior. Se utiliza para la clasificacin de partculas de tamao que se encuentran entre 0,25mm. Y 1,25 mm. Son tambin utilizadas en minera y permiten clasificar partculas de cuatro clases distintas. Es una serie de recipientes en forma piramidal, cuyo tamao es creciente desde el extremo de entrada de la suspensin (primera caja) al de salida del lquido claro. En la primer caja sedimentan las partculas gruesas, en la segunda las medias y densas, en la tercera las medias y livianas y en la cuarta las finas. El aparato trabaja con un cierto nivel de lquido, el que es regulado mediante el agregado, a las cajas, de agua desde las tuberas, que se observan en la parte superior. Naturalmente el caudal de agua que se enva de las tuberas a las cajas depende del caudal de suspensin tratado. Las partculas salen por la parte inferior de las cajas formando un barro, a travs de un tubo acedado, por la presin hidrosttica que distribuyen a la misma en forma pareja en toda la seccin del aparato. El lquido claro sale por el extremo opuesto a la entrada de suspensin a travs de un canal. Como dato ilustrativo, a continuacin, se suministran datos del tamao de estos aparatos. Para un caudal de 100 litros/min. De suspensin entrada, las dimensiones de las cajas sern: 1 caja ancho 70 mm. Largo 500mm. 2 caja ancho 70 mm y largo 50% ms que la 1 3 caja ancho 70 mm y largo 50% ms que la 2 4 caja ancho 70 mm y largo 50% ms que la 3

Inclinacin de las paredes de las cajas 50. Agua de inyeccin: 30 litros/min. por cada 100 litros/min. de suspensin entrada.


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1. Suspensin 2. Material Grueso y denso 3. Material Medio y denso 4. Material Medio y liviano 5. Material Fino y liviano 6. Lquido claro 7. Entrada de agua 8. Cajas piramidales Caera de agua

Figura N 14


18

4.4.1.4 Clasificadores de Cono

Estos aparatos se utilizan para separar mediante una corriente de lquido ascendente partculas finas de gruesas.

Clasificador de cono sencillo (Figura N15)

Este aparato es una especie de embudo con un canal en la parte superior, para la descarga de los finos. La suspensin penetra por la parte superior, y el material grueso desciende por el embudo hasta salir por el fondo. El material fino, es arrastrado hacia la parte superior mediante una corriente de agua que asciende desde la parte inferior del embudo, descargndose por un canal circular. Estos clasificadores; pueden tratar 20m3/hora, para un dimetro del cono de 1 metro.

Clasificador de Doble Cono

Este aparato es de funcionamiento anlogo al anterior, con la diferencia de que cuenta con dos conos concntricos. Por el interior, por la parte superior, penetra la suspensin y en su parte inferior encuentra un conito derivador (que distribuye uniformemente a la misma). Una corriente ascendente de agua arrastra hacia la parte superior a los finos, por el espacio comprendido entre ambos conos. Las partculas gruesas, por su mayor peso, caen por el fondo del embudo. Este aparato permite modificar la posicin del embudo interior, con lo que se puede regular la velocidad de la corriente de agua ascendente en el espacio entre conos y, por consiguiente, el tamao de partculas a separar.

1. Suspensin 2. Material grueso 3. Corriente ascendente de agua 4. Material fino 5. Canal conector de finos 6. Cono distribuidor

Figura N 16

1

5 4

3

6

1. Suspensin 2. Material grueso 3. Material fino 4. Corriente ascendente de

agua

3 1

4

2 Figura N 15


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4.4.1.5 Clasificador Dorr (De artesa o rastrillo)

Este clasificador consta de una caja con plano inclinado (9 a 14), y un rastrillo (o artesa), que se desplaza de abajo hacia arriba rascando el plano inclinado, y vuelve hacia abajo pero levantado, es decir separado del plano inclinado. En su movimiento ascendente el rastrillo eleva las partculas ms gruesas que salen por la parte superior del plano inclinado. Las partculas finas se mantienen en suspensin y salen por rebose por el extremo opuesto. La entrada de la suspensin se hace, como se observa en la Figura, cerca de la parte inferior del aparato por una abertura lateral. Estos aparatos pueden tener 1, 2 o 4 rastrillos y una capacidad de produccin de 2000 toneladas/24 horas. Las dimensiones del producto slido a clasificar se encuentran entre 10 y 200 mallas. La capacidad puede duplicarse respecto a la citada, en aparatos de 4 rastrillos. El aparato consume potencias bajas, de 2 a 5 HP, y el nmero de rastrilladas por minuto alrededor de 12 a 30 (las ms rpidas para partculas ms gruesas). El ancho de las cajas vara entre 1,20 m. y 4,80 m. (4 rastrillos), con una longitud de 6 a 9 metros.

1. Caja 2. Rastrillo 3. Plano inclinado 4. Mecanismo de movimiento del rastrillo

5. Entrada suspensin 6. Salida material fino 7. Salida de material grueso 8. Perfil U 9. Perfil L

4.4.1.6 Mesa de sacudidas (Mesa del minero)

Es una mesa de madera (habitualmente recubierta de linoleum) con listones de longitud creciente, formando ranuras en sentido longitudinal. La mesa es impulsada, con un movimiento de vaivn mediante un excntrico y con la ayuda de amortiguadores se consigue que dicho movimiento sea rpido hacia delante (sentido de la flecha) y lento al retroceder. El aparato cuenta con un distribuidor de agua que realiza un barrido en sentido perpendicular al movimiento de la mesa.

Figura N 17


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La combinacin del movimiento de la mesa y la corriente de agua permite separar las partculas slidas en cuatro clases. El movimiento de la mesa (la sacudida) es predominante por sobre la corriente de agua para las partculas gruesas y densas que por su peso se ubican en el fondo de las ranuras. En tanto la corriente de agua predomina por sobre la sacudida para las partculas finas a las que arrastra perpendicularmente al eje longitudinal de la mesa. As, esta combinacin de movimientos permite separar las partculas en cuatro clases, las que se reciben en recipientes dispuestos al borde de la mesa. La mesa tiene una ligera inclinacin respecto al plano horizontal de 2,5. La parte ms elevada se encuentra del lado del distribuidor de agua. Los listones de madera se encuentran espaciados a unos 30 mm. La altura de los listones va disminuyendo desde la parte ms elevada a la inferior. La altura de los mayores es de 15 mm.

1. Mesa 2. Listones 3. Sentido del vaivn de la mesa 4. Suspensin 5. Agua de barrido 6. Materiales finos y livianos 7. Materiales medios y livianos 8. Materiales medios y densos 9. Materiales gruesos y densos

4.4.1.7 Hidrociclones

Los hidrociclones son aparatos que aprovechan la fuerza centrfuga y no la gravedad, como en el caso de los clasificadores anteriormente descriptos, lo que hace que sean aparatos de menor tamao. Son elementos de forma cilndrico-cnicas (ver Figura N19) que cuentan con una tubera de alimentacin (1), una cmara de alimentacin (2), un tronco de cono (3), una tubera de salida inferior (4) y una tubera de rebose (5). La suspensin (slido-lquido de 10 al 20%), se introduce a presin elevada en la cmara de alimentacin (2), mediante una tubera tangencial (1), tomando un movimiento en torbellino, alrededor de una columna de aire que se forma en el eje del aparato y se divide en dos corrientes, una que se evacua por el orificio central de rebose (5) arrastrando las partculas finas. La otra sale por el extremo inferior (4) junto a las partculas ms grandes (y

Figura N 18

Liquido con partculas en suspensin Movimiento de la Mesa

Partculas Finas

Listn - Corte

Partculas Gruesas


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pesadas) que han perdido energa cintica por el choque contra las paredes y posterior deslizamiento por las mismas hacia la salida inferior. Para tener una idea de tamaos y produccin de estos aparatos, se puede sealar que un hidrocicln de 0,60m. de dimetro, puede clasificar alrededor de 200m3/hora de suspensin (con el 25% de slidos) y clasificar (levantar) partculas de 150u, para la alimentacin de hasta 40mm. Trabaja a presiones del orden de los 2 barios.

Figura N 19


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4.5 SEPARACIONES HIDRULICAS FLOTACIN

4.5.1 Definicin y Generalidades del Mtodo

La flotacin es un mtodo para concentrar minerales finamente molidos. Consiste en separar el mineral de la ganga, haciendo flotar las partculas del primero, mediante burbujas de aire y hundir las del segundo, en un lquido de densidad inferior a ambos.

Existen dos mtodos de flotacin: a) Flotacin de superficie b) Flotacin por espuma

Flotacin de superficie: La misma se realiza colocando las partculas del mineral delicadamente sobre la superficie de un lquido (sin agitacin); las partculas metlicas tienden a flotar, por la tensin superficial del lquido, mientras que la ganga, que se moja, tiende a hundirse. Las sustancias que se agregan para mejorar la flotabilidad de los minerales son aceites, cidos o ambos. Este mtodo ha cado en desuso, siendo desplazado por el de flotacin de espumas.

Flotacin por espuma: La misma se realiza por dispersin de las partculas en la masa de un lquido (lo que se denomina pulpa) al que se le agregan sustancias que actan sobre la superficie del mineral y lo hacen unir a burbujas de aire (producidas por la agitacin y/o inyeccin de aire a la mezcla) las que llevan el mineral a la superficie del lquido y se renen formando una espuma. Este procedimiento logra una flotacin ms rpida, completa y selectiva y con mejores rendimientos que la de superficie.

4.5.2 Campos de Aplicacin de la Flotacin

An cuando hasta hace poco el uso de la flotacin estaba limitado a la industria minera, en la actualidad su empleo se est extendiendo a otras tales como la separacin de semillas de diferentes especies vegetales y la remocin de tinta de la pulpa de papel recuperado.

4.5.3 Flotacin por Espuma

En adelante se profundizar el estudio de este procedimiento por tratarse del ms importante. Como consecuencia de las diferentes propiedades superficiales de los slidos a separar, algunos pueden mojarse fcilmente por el lquido en el que est suspendido y otros adsorben aire, disminuyendo su densidad aparente y tendiendo a flotar.


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4.5.3.1 Formacin de Espumas

Para obtener la formacin de espumas (cargada de mineral), es decir, la adherencia entre las partculas de los minerales deseados a las burbujas de aire, se debe formar una pelcula superficial hidrofbica (que repele el agua), sobre las partculas a flotar y una pelcula superficial hidroflica (que tiene afinidad por el agua) sobre las otras partculas. Esto se consigue por el agregado a la pulpa de sustancias denominadas colectores y modificadores. La superficie del mineral a flotar adsorbe a las molculas del colector, la que consta de una parte polar y otra no polar, de acuerdo al esquema siguiente (Figura N 20)

Molcula del colector

Parte polar Figura N 20 Parte no polar

La parte no polar (formada, generalmente, por radicales alcohlicos) le da al mineral las caractersticas hidrfobas. Adems es necesario que las burbujas de aire, que se unirn al mineral a flotar, tengan una dureza tal que no sean destruidas durante el proceso, para ello se agregan sustancias denominadas espumantes. Los espumantes tienen, tambin, sus molculas con dos partes bien diferenciadas, una polar y la otra no polar. Se disponen en la burbuja de aire de acuerdo al siguiente esquema (Figura N 21).

Parte polar

Parte no polar

Molcula de espumante Figura N 21

Aire


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Al reunirse el mineral a flotar con las burbujas de aire se disponen de la siguiente manera (Figura N22). Ascendiendo hasta la superficie de la pulpa donde al reunirse con las otras burbujas forman la espuma.

Figura N22

4.5.3.2 Factores Fsicos y Qumicos en la flotacin

a) Factores Fsicos

Temperatura de la pulpa

Influye sobre la adsorcin. Para cada mineral es necesario buscar la temperatura ptima mediante ensayos que verifiquen la mejora de flotacin.

Tamao de los granos de mineral

Suponiendo igualdad de propiedades superficiales, a mayor densidad de un mineral, menor tamao de partcula flotable, de manera de permitirla estabilidad de su unin con la burbuja de espuma.

La prctica seala que el tamao mximo de flotacin industrial vara entre 0,3 y 0,5 mm., con un mximo de 3 mm para el carbn. Anlisis granulomtricos realizados, han determinado que los mximos de rendimiento, enriquecimiento y separacin se obtienen para partculas comprendidas entre 100 y 10 , lo que indica que el mximo rendimiento en flotacin depende ms de las particularidades fsicas que la composicin qumica del mineral. Las partculas de tamaos inferiores a 10 ofrecen las siguientes desventajas:

Mineral

Aire

Aire

Aire

Aire


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a) Menor rendimiento, al disminuir la probabilidad de contacto, en la pulpa, con una burbuja, favorecindose, adems, la oxidacin.

b) Mayor consumo de reactivos.

c) Aumenta la mojabilidad del mineral, al recubrirse de ganga, impidiendo la flotacin.

Las partculas de mineral menores de 5 deben flotarse agregando coagulantes (floculantes), que provocan su aglomeracin.

Tamao de burbuja

Deben cumplir con las siguientes condiciones:

a) Para un volumen determinado de aire, deber este encontrarse lo ms finamente dividido en la pulpa. De manera de aumentar la probabilidad de contacto con las partculas minerales.

b) Las burbujas cargadas de mineral debern tener una densidad menor que la pulpa, para poder flotar y formar la espuma.

b) Factores Qumicos

Adsorcin qumica

Solubilidad de las sustancias

Es importante conocer la solubilidad de las sustancias intervinientes en el proceso por la influencia que ejerce sobre las transformaciones superficiales de los minerales y las modificaciones que, las sales disueltas, pueden producir en los reactivos.

pH

El carcter cido o bsico de la pulpa tiene gran importancia pues de l depende el rendimiento de la flotacin.

La flotacin, generalmente, se realiza en medios ligeramente cidos o alcalinos, con pH que vara entre 4 y 10. A efectos de evitar la alteracin del pH que suelen agregarse soluciones buffer (amortiguadoras) para regularlo durante el proceso.

Potencial Redox

En la pulpa existen siempre reacciones Redox, las que pueden afectar el rendimiento en producto flotado.


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4.5.4 Reactivos o Agentes de Flotacin

Son sustancias que se agregan a la pulpa para producir la flotacin.

Se clasifican de la siguiente manera: a) ESPUMANTES b) COLECTORES c) MODIFICADORES (reguladores)

4.5.4.1 Espumantes

Estas sustancias tienen por objeto la formacin de espumas.

Las condiciones que deben reunir son las siguientes:

a) Formar espuma de duracin y persistencia para soportar la carga de mineral. b) Producir espuma por el agregado de la cantidad ms pequea posible. c) Repartirse en la pulpa completa y fcilmente. d) Tener escasa seccin sobre la superficie de los minerales. e) La espuma formada deber deshacerse fcilmente una vez retirada de la mquina de flotacin.

Los espumantes utilizados son compuestos orgnicos heteropolares que contienen grupos funcionales alcohol (OH), carboxilo (CO.OH), amidas (CONH2), etc.

Los espumantes comerciales ms importantes incluyen:

C5H11OH Alcohol amlico CH3-C6H4-OH Cresol (en cido creslico) C10-H17-OH Terpinol (en aceite de pino)

4.5.4.2 Colectores

El objeto de estas sustancias es unir las burbujas de aire a las partculas minerales que deben flotar y producir el enriquecimiento de la espuma en mineral.

Hay sustancias que poseen propiedades espumantes y colectoras. Las molculas de los colectores contienen un grupo no polar, constituido por radicales alcohlicos, generalmente, y un grupo polar.


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Los principales colectores son:

a) Xantatos (xantogenatos): son sales de metales alcalinos con el cido xntico. Los xantatos de potasio responden a la siguiente frmula:

S R - O C SK (R: radical alcohlico)

Los xantatos disueltos en agua se disocian:

S S - + R - O C (R O C) + K SK S Anin xntico

La accin colectora de los xantatos se basa en los aniones xnticos que es adsorbido con el grupo polar hacia el mineral a flotar y el radical alcohlico hacia el agua.

Los xantatos son los colectores ms enrgicos para los sulfuros (buen poder colector) y su consumo se encuentra entre 25 g. y 100 g. por tonelada tratada. Son muy solubles, lo que permite realizar una buena dosificacin. Pueden trabajar como colectores selectivos (buena selectividad), agregados paulatinamente, van actuando sobre cada uno de los minerales a flotar a lo largo del proceso, adems poseen slo accin colectora, por lo que no tienen influencia sobre la espuma.

Se emplean los etilxantatos alcalinos para los sulfuros de CU, Pb, Zn, Mo y Fe.

b) Ditiofosfatos: estos compuestos tiene propiedades semejantes a los xantatos y responden a la frmula:

R O SK P R O S (R: Radical alcohlico)

4.5.4.3 Modificadores

Estas sustancias en presencia de colectores y espumantes actan sobre las propiedades superficiales del mineral modificando su flotabilidad. Se clasifican segn el resultado que se consigue por su agregado a la pulpa, en:

a) Deprimentes: reducen la flotabilidad de los minerales que no quieren flotarse. Ejemplos de estos son: cianuros, sulfitos y lcalis.


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b) Agentes reflotadores (activadores): favorece al mineral para que se forme con el colector la pelcula polar no polar necesaria para la flotacin. Pueden tambin dar flotabilidad a los minerales que previamente fueron deprimidos. Ejemplos de estos son: (Cu++.SO3Na2) y SO3HNa.

c) Precipitadores: precipitan a los iones existentes en la pulpa que perjudican la flotacin.

4.5.4.4 Floculantes (Coagulantes)

Son sustancias que se agregan a la pulpa y cuya funcin es reunir (colectar) las partculas minerales en forma de flculos. Esto favorece la flotacin porque la carga de mineral de las burbujas se hace por adherencia de flculos, lo que da una carga mayor por unidad de superficie que la se obtendra por la adherencia de granos aislados.

4.5.5 Aplicacin de la Flotacin en la Industria Minera

Los minerales flotables pueden clasificarse en cuatro grupos:

a) Minerales nativos: Oro, plata y platino.

b) Minerales sulfurados: Sulfuros, telulruros, seleniuros y antimoniuros.

Estos minerales flotan generalmente bien con xantatos.

Para la flotacin de sulfuros se usa la flotacin selectiva o diferencial. La misma se basa en que mediante el agregado de reactivos adecuados se separan paso a paso los distintos componentes de un mineral complejo. Primero se flota el sulfuro ms flotable, deprimindose los restantes, luego otro sulfuro y as, sucesivamente los dems.

c) Minerales oxidados: xidos, hidrxidos, sulfatos, carbonatos, etc. Estos poseen una gran tendencia a la mojabilidad, lo que hace su flotacin tan dbil como la ganga. Para flotarlos se usan dos mtodos, el primero consiste en la sulfuracin, reemplazando las molculas de oxgeno de los minerales por azufre, y flotndose posteriormente como sulfuros, o empleando colectores cuya parte no polar sea la cadena larga, revistiendo al mineral para que la atraccin entre el mineral y el agua no se produzca. Para este segundo mtodo se usan, preferiblemente, como colectores sales alcalinas de cidos grasos superiores.

d) Minerales no metalferos (ptreos o trreos): magnesita, espato-flor, fosfato de calcio, calcita, bauxita, diamante, grafito, lignito antracita, hullas, etc. Estos se clasifican en minerales polares, que se flotan en forma similar a los minerales oxidados y minerales no polares que son de fcil flotabilidad y para los que se usan aceites como espumantes.


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4.5.6 Maquinas de Flotacin

Estas mquinas constan, esencialmente de los siguientes elementos. (Figura N 23).

a) Cuba cmara, recipiente donde se coloca la pulpa para su tratamiento b) Hlice, con la que se provoca la agitacin de las pulpa c) Entrada de aire, para producir el aireo del mineral a flotar d) Espumadera, para retirar la espuma formada durante la flotacin e) Entrada, para la pulpa a la cuba f) Salida, para el estril (parte de la pulpa no flotada)

Figura N 23. Cuba de Flotacin Denver (de Laboratorio)

Espuma

Aire Espumadera

Burbujas de Recipiente que recibe espuma

Aire y mineral

Cuba Hlice Salida Rompeolas Estril


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4.5.7 Clasificacin de las mquinas de flotacin

Se clasifican de acuerdo al siguiente cuadro:

a) Mquinas sin agitacin (para flotacin de superficies).

1) Aparatos con agitadores que aspiran aire por accin mecnica de ellos

Maquinas de Flotacin 2) Aparatos con agitadores y aire introducido a presin

b) Maquinas con Agitacin de la Pulpa

3) Aparatos con agitacin producida por inyeccin de aire comprimido

4) Aparatos con aireo de la pulpa por depresin producida en la cmara de flotacin

4.5.7.1 Condiciones de una Buena Mquina de Flotacin

Las condiciones que debe cumplir una buena mquina de flotacin son:

a) Construccin fuerte y econmica b) Poco consumo de energa c) Fcil de realizar el mantenimiento d) De operacin fcil y mnimo requerimiento de personal

4.5.8 Clasificacin de las Mquinas de Flotacin segn su Funcin en el Proceso

Generalmente la flotacin no se realiza haciendo pasar todo el mineral por todas las clulas disponibles, el trabajo se divide en los siguientes grupos de clulas:

a) Desbastadoras: Estas clulas tienen por objeto preparar un concentrado que debe seguir tratndose.

b) Acabadoras: Trabajan alimentadas con el concentrado proveniente de las desbastadoras dando un concentrado definitivo o un segundo concentrado.

c) Reacabadoras: Trabajan alimentadas con el segundo concentrado, dando el concentrado definitivo.


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4.5.8.1 Combinacin de Mquinas de Flotacin para la Concentracin de Sulfuros

A continuacin se esquematiza un proceso para la concentracin de galena. En el proceso se utilizan mquinas desbastadoras, acabadoras y reacabadoras. Las desbastadoras son aparatos de agitacin, las acabadoras y reacabadoras aparatos de aire comprimido (Figura N 24).

ALIMENTACION (Mena con Pb: 4%; Zn: 6%)

DESBASTADORAS Salida a la flotacin de Zn

(donde da concentrado de blenda

Zn: 58%; Pb: 1,1% y estril: Pb: 0,5%; Zn: 0,9%).

ACABADORAS

2 concentrado

Figura N 24

REACABADORAS

Concentrado definitivo de galena (Pb: 72%; Zn: 3%).

4.5.9 Descripcin de Aparatos de Flotacin por Espumas

Dentro de los aparatos de flotacin, seguidamente, describiremos dos de los ms caractersticos como son la cuba de flotacin CALLOW y la CALLOW - Mas INTOSH. Otra importante es la DENVER, de la cual, en el punto 5.5, se describe y esquematiza una de laboratorio.

4.5.9.1 Cuba de Flotacin Callow

La cuba de flotacin Callow, es un aparato con agitacin producida por inyeccin de aire comprimido. Consta, como se observa en la figura, de una cmara que en su parte inferior tiene un distribuidor de aire. Bsicamente es un canal de anchos que varan entre 0,60 y 0,90 m. Y una altura de 0,45 a 0,65 m. Y de la longitud requerida segn el proceso. El fondo del canal est recubierto por lonas (sobre marcos de hierro). El aire, se sopla a una presin de 0,3 Kg./cm y un caudal de 2,5 a 3 m/m-min. Se aplica a materiales fcilmente flotables. La alimentacin del material a flotar penetra por un costado del canal (lado izquierdo del esquema), y la espuma, que se forma en la parte superior de la cuba y alcanza un espesor de 0,20 a

concentrado


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0,25, se extrae por un extremo del canal, el opuesto a la alimentacin. El estril (las colas) se eliminan por el costado de la cuba opuesto a la alimentacin, saliendo los finos por la parte superior y los gruesos por la parte inferior. La misma se esquematiza en la Figura N 25.

4.5.9.2 Cuba de flotacin Callow Mas Intosh

Esta cuba mejora las condiciones de la anterior, ya que el aire soplado se lo introduce a la cuba a travs de un eje hueco, agujereado, giratorio, colocado en la cuba en el sentido longitudinal de la misma. En el esquema se observa una vista en corte transversal. El eje hueco al girar, impide el depsito del material slido sobre la superficie del cilindro, y que de lo contrario, hara detener peridicamente detener la operacin a efectos de su eliminacin. El tubo citado tiene un dimetro de 10, y gira a una velocidad de 15 r.p.m., cuenta con dos perfiles opuestos soldados que levantan el material de la parte inferior de la cuba. La alimentacin penetra por uno de los extremos de la cuba y la espuma se descarga por rebose por los costados de la misma. Las colas salen de la cuba por la parte inferior y el extremo opuesto de la alimentacin. El ancho del aparato es de 0,6; 0,9 1,20 m. El largo de estas cubas vara entre 3,6 y 9 m. En este ltimo caso, el tubo por donde se sopla el aire (que es un tubo de acero sin costura). Est dividido en dos partes. La misma se esquematiza en la Figura N 26.


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ALIMENTACION ESPUMA ESPUMA

RESIDUOS FINOS

CANAL COLECTOR DE ESPUMAS

RESIDUOS EJE HUECO AIRE GRUESOS DISTRIBUIDOR DE AIRE Figura N 25 Figura N 26

4.5.10 Esquemas de Instalaciones de Flotacin

En las Figuras N 27 y 28 se esquematizan instalaciones de flotacin por espumas. Las mismas son suficientemente explcitas por s mismas, por lo que no se detallar el recorrido de los materiales y las operaciones realizadas en cada mquina.

1) Transportador de mineral (triturado a 6 mm.) 2) Tolva de mineral 3) Distribuidor 4) Molino de bolas 5) Clasificador de partculas (Dorr)

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10 13

11

12

14

AIRE

AIRE


34

6) Bomba 7) Mezclador 8) Clulas de flotacin acabadoras 9) Clulas de flotacin desbastadoras 10) Clulas de flotacin agotadoras (que dan el estril que sale por 13 y realimentan 9) 11) Espesador de concentrado 12) Filtro desecador 13) Salida de estril 14) Mineral para expedicin

Mezclador acondicionador

Desbastador

Desechos Cono Espesador

Acabador

Estril

Molino de bolas

Figura N 28

Concentrado grueso

Mesa de Minero

Concentrado mixto Concentrado Fino MINERAL: del 3 al 5% en Pb.

CONCENTRADO: 50 AL 70% en Pb.


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4.6 SEPARACIN DE FASES SLIDO- LQUIDO

4.6.1 Introduccin

Los mtodos de separacin de fases se clasifican de acuerdo al estado de agregacin de los elementos a separar. Estos a su vez se pueden dividir en mtodos qumicos, mecnicos, magnticos, etc.

Estado de agregacin Tipo de separadores Slido de slido Cribas, Separadores hidrulicos, neumticos y electromagnticos Slido de gas Filtros de aire, filtros de bolsas, ciclones Liquido de slido Prensas, extractores centrfugos Slido de liquido Espesadores, clarificadores, filtros, centrifugas Liquido de gas Cmaras de sedimentacin, ciclones, precipitadores electroestticos Gas de lquido Tanques fijos, rompedores de espuma Lquido de liquido Decantadores centrfugos, ciclones lquidos

En muchos procesos industriales aparecen mezclas de lquidos y materias slidas en suspensin. El tamao de las partculas slidas que contienen es muy diverso. Cuanto ms pequeas son las partculas slidas, tanto ms difcil es su separacin del lquido. Los mtodos de separacin utilizados son: Decantacin (sedimentacin), filtracin y centrifugacin. La sedimentacin es la separacin por gravedad de la materia slida en un lquido. Este mtodo de separacin se utiliza para grandes cantidades de materias en suspensin. La sustancia slida que tiene mayor densidad se deposita por gravedad en el fondo del recipiente de decantacin. Ej.: potabilizacin de agua. La filtracin es la separacin mecnica de la mezcla de slidos y lquidos con ayuda de un filtro que retiene las sustancias slidas. La fuerza fsica que acta es la cada de presin entre la entrada y la salida del filtro. La filtracin se utiliza cuando hay que separar una suspensin fina cuya velocidad de sedimentacin es muy pequea o cuando es necesario obtener la sustancia slida con la menor cantidad de humedad posible, por ejemplo concentrados de cobre. En la centrifugacin la separacin de los componentes slido y lquido de la suspensin se separan por accin de una fuerza centrfuga que acta dada la diferencia de densidad de cada uno de los componentes de la suspensin. Se utiliza para suspensiones finas o turbias puesto que la fuerza centrfuga puede llegar a ser un mltiplo de la fuerza de gravedad y permite una separacin mejor que con los mtodos anteriores.

4.7 SEDIMENTACIN

4.7.1 Teora de la sedimentacin

El proceso de sedimentacin consiste en la extraccin de partculas slidas suspendidas dentro de una corriente de lquido mediante el asentamiento por gravedad. El mismo se puede dividir en dos operaciones: espesamiento y clarificacin. El espesamiento consiste en aumentar la concentracin de slidos suspendidos contenidos dentro de una corriente de alimentacin (por ejemplo para espesar un concentrado de flotacin de galena) mientras la clarificacin consiste en extraer una


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cantidad pequea de partculas suspendidas y producir un efluente claro (por ejemplo para la recuperacin las aguas de proceso y lavado). Para eliminar arenas relativamente gruesas que poseen velocidades de sedimentacin relativamente grandes, la clasificacin por gravedad bajo sedimentacin libre resulta satisfactoria. Pero para separar partculas finas menores de un micrn, las velocidades de sedimentacin son muy bajas, por lo tanto las partculas deben aglomerarse o flocularse para formar partculas mayores con mejor velocidades de sedimentacin. Este proceso es generalmente utilizado en la clarificacin. En la sedimentacin las partculas floculadas poseen dos caractersticas importantes. La primera es la complicada estructura de los flculos, pues los agregados tienen enlaces dbiles entre las partculas y retiene una gran cantidad de agua dentro de sus estructuras que acompaan a los flculos cuando sedimentan. La segunda caracterstica es la complejidad de su mecanismo de sedimentacin. En la Figura N 29.a se muestra una suspensin floculada distribuida uniformemente en el lquido y dispuesta para sedimentar. Si no hay arenas en la mezcla, la primera aparicin de slidos en el fondo del sedimentador se debe a la sedimentacin de flculos originados en la porcin inferior de la suspensin. En la Figura N 29.b estos slidos que estn formados por flculos que descansan suavemente unos sobre otros forman una capa llamada zona D. Sobre la zona D se forma otra capa llamada zona C, que es la capa de transicin y cuyo contenido en slidos vara desde el de la suspensin inicial hasta el de la zona D. Sobre la zona C est la zona B, constituida por la suspensin homognea de la misma concentracin que la suspensin original. Sobre la zona B est la zona A, la cual si las partculas han sido completamente floculadas es un lquido claro. En las suspensiones bien floculadas el lmite entre las zonas A y B es ntido. Si quedan partculas sin aglomerar la zona A es turbia y el lmite entre las zonas A y B es confuso.

A medida que contina la sedimentacin (Figura N 29.c), la profundidad de las zonas D y A aumenta; la de la zona C permanece constante y la de la zona B disminuye. Por ltimo (Figura N 29.d) desaparecen las zonas B y C y todo el slido se encuentra en la zona D; entonces aparece un nuevo efecto llamado compresin. El momento en que se inicia la compresin se llama punto crtico. En la compresin una parte del lquido que ha acompaado a los flculos hasta la zona de compresin (D) es expulsada cuando el peso del producto depositado rompe la estructura de los flculos. Durante la compresin una parte del lquido contenido en los flculos brota de la zona en

Fig. N 29.a Fig. N 29.b Fig. N 29.c

Fig. N 29.d Fig. N 29.e

B B B

D

D

A A

Figura N 29

C


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forma de pequeos surtidores y el espesor de esta zona disminuye. Finalmente, cuando el peso de slido alcanza el equilibrio con la fuerza de compresin de los flculos, se detiene el proceso de compresin (Figura N 29.e), el proceso total que se representa se llama sedimentacin.

4.7.1.1 Velocidad de sedimentacin

En la Figura N 30 se representa la curva de la altura de las lamas (lmite entre las zonas A y B) frente al tiempo. Durante la primera etapa de sedimentacin la velocidad es constante, a medida que el slido se acumula en la zona D, la velocidad de sedimentacin disminuye y desciende continuamente hasta que se alcanza la altura final. El punto crtico se alcanza en C.

Las lamas difieren notablemente tanto en velocidades de sedimentacin como en las alturas relativas de las distintas zonas durante la sedimentacin. Es necesario un estudio experimental de cada una para evaluar exactamente sus caractersticas de sedimentacin.

4.8 EQUIPOS

4.8.1 Espesadores

a) Espesador cilndrico de compartimento simple

Consiste en un tanque, un medio para introducir la alimentacin con un mnimo de turbulencia, un mecanismo de rastrillo propulsado para mover los slidos asentados hasta un punto de descarga, un medio para retirar los slidos espesados y otro para eliminar el lquido clarificado (Figura N 31). Es impulsado por un motor mediante una transmisin de engranajes. Se sujetan dos brazos de rastrillo al eje central, estos brazos tienen suficientes aspas para raspar el fondo dos veces por revolucin y dos brazos cortos adicionales para rastrillar el rea interna cuatro veces por revolucin con el fin de retirar las grandes cantidades de partculas gruesas que se asientan cerca del centro. Los raspadores cnicos atornillados al eje central impiden que se atasque el cono de

Figura N 30


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descarga del fondo. El lodo se extrae con una bomba de diafragma. Se utilizan unidades pequeas de aproximadamente 2 metros de dimetro para tratar 100 Kg/ hr. hasta mquinas de 100 metros de dimetro para tratar 750 TN de slidos por hora

b) Espesador cilndrico de bandeja

Son de dimetro ms pequeos que los anteriores y consiste en un tanque dividido verticalmente en compartimientos de acero con la misma alimentacin repartida uniformemente entre todos y cada uno de los compartimentos como se muestra en la Figura N 32. Cada bandeja se inclina hacia el centro del tanque, estas bandejas son zonas poco profundas de sedimentacin situadas una encima de otra. Unos agitadores de rastrillo hacen descender la suspencin sedimentada desde una bandeja hasta la siguiente. Los slidos espesados descienden ,debido a la gravedad, a travs de la zona central por tubos cilndricos hasta el compartimiento del fondo de donde se retiran. Cada bandeja se apoya en miembros estructurales radiales debajo del plato y en las paredes del tanque. La alimentacin para el espesador entra primeramente en una caja divisora ubicada en la parte superior izquierda del tanque que divide el flujo uniformemente entre los compartimientos a travs

Figura N 31


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de tuberas. Se desborda el liquido claro por el compartimiento ubicado en la parte superior derecha del tanque utilizando las caeras que se encuentran a la derecha. Cada tubera lleva un manguito vertical, especie de vlvula de ajuste manual, para controlar el nivel del lquido claro en cada compartimiento.

Estos espesadores se utilizan cuando se dispone de poco espacio y cuando se necesita retencin de calor (procesos qumicos) , pueden disponerse en bateras de varios de ellos y trabajar en paralelo (aumento de la capacidad de espesado) o en serie (lavado del slido).

4.9 CLARIFICADORES

En general se utilizan clarificadores continuos con suspensiones diluidas principalmente en desechos industriales y domsticos y su finalidad primordial es producir un derrame relativamente claro. Son bsicamente idnticos a los espesadores en el diseo general y la disposicin con la excepcin que se utiliza un mecanismo de construccin ms ligera y cabezal de transmisin con una capacidad ms baja de par motor pues en las aplicaciones de clarificacin el lodo espesado que se produce es de volumen menor y los slidos son ms ligeros; por lo tanto los costos instalados de un clarificador son de un 5 al 10 % ms bajos que para un espesador de igual tamao de tanque. Las unidades varan entre 2,5 y 122 metros. En las aplicaciones a desechos se usan unas escobillas de goma para las aspas raspadoras del brazo del rastrillo para que el fondo se pueda raspar lo mejor posible para evitar la acumulacin de slidos orgnicos y la descomposicin de los mismos. (Figura N 33)

Figura N 32


40

4.10 FILTRACIN

4.10.1 Teora de la filtracin

La filtracin es la separacin de una mezcla de slidos y fluidos, este puede ser un lquido o un gas) que incluye el paso de la mayor parte del fluido a travs de un medio poroso que retiene la mayor parte de las partculas slidas contenidas en la mezcla. El medio filtrante es la barrera que permite que pase el fluido mientras retiene la mayor parte de los slidos, los cuales se acumulan en una capa sobre la superficie o filtro (torta de filtracin) por lo que el fluido pasar a travs del lecho de slidos y la membrana de retencin. La mezcla fluye debido a alguna accin impulsora como la gravedad, la presin (o el vaco) o la fuerza centrfuga. En general, los filtros se clasifican de acuerdo con la naturaleza de la fuerza impulsora que provoca la filtracin. Los medios o superficies filtrantes pueden ser polvos granulares como polvo de carbn, amianto, arena, grava, tierras de variada naturaleza, etc. o fieltros o tejidos. Estos medios deben tener resistencia qumica y mecnica.

4.10.2 Regmenes de filtracin:

a) A presin constante: se utiliza cuando se filtra un lquido turbio y forma una torta apenas sensible a la presin el volumen de filtrado decrece pues disminuye la velocidad de filtrado ya que a medida que crece el espesor de la torta la resistencia a la filtracin es mayor. (Figura N 34)

Figura N 33


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V = volumen acumulado de slidos

p = Cte.

t = tiempo

b) A filtracin o velocidad constante: Se utiliza cuando se filtra una sustancia de naturaleza coloidal o gelatinosa muy sensible a la presin, estas pueden apelmazarse tapando los poros de filtracin sino se emplea una cantidad suficiente de coadyuvante. Los coadyuvantes son sustancias que poseen una gran energa superficial especfica constituyendo lechos que resultan insensibles a la presin. Se emplean aadindolos al lquido turbio que contiene al precipitado difcil de filtrar o se filtra primero agua y coadyuvante y luego la suspensin (cuando no deseo que la torta se contamine con el coadvuvante). Estas sustancias pueden ser tierra de diatomeas (Kieselgurhr) constituido por infinidad de esqueletos silicios de animales marinos, mrmol molido, coque, bagazo azucarero, etc. (Figura N 35). A medida que crece el espesor de la torta aumenta la presin para poder mantener el volumen constante. La desventaja es que en los primeros momentos podra obtenerse grandes volmenes de filtrado por ser pequea la resistencia, por lo tanto disminuye el rendimiento global del filtro. p

V = cte.

t

c) A rgimen mixto: Se armonizan las ventajas de los dos anteriores para la filtracin de las sustancias sensibles a la presin. En la primera parte se realiza una filtracin a velocidad constante y poca presin hasta que se forme un lecho suficiente sobre el material filtrante luego se va aumentando la presin hasta un determinado punto en donde la presin es constante y la velocidad de filtrado decrece.

Figura N 34

Figura N 35


42

4.10.3 Clasificacin de filtros

PRESION DE FILTRACION

TIPOS DE FILTRO

FILTRO CARACTERISTICO APLICACION OBSERVACIONES

Carga hidrosttica del propio lquido

Gravedad Filtro de arena

Clarificacin de agua con pequea cantidad de slidos

Presin producida por una succin practicada por la parte opuesta del material filtrante

Vaco

a) discontinuos

b) continuos

Filtro Nutcha

Filtro rotatorio Filtro de discos

Trabaja a escalas pequeas

Se utilizan en gran escala industrial para lodos con gran cantidad de slidos

Puede hacerse por gravedad

La suspensin debe ser espesada para mejorar el rendimiento de la filtracin

Presin adicional por bomba, generalmente centrfuga

Presin

a) prensa

b) de caja

Filtro de cmaras Filtro de placas y marcos

Filtro de bolsa

Filtro Sparkler

Se utilizan en escala industrial para volmenes de produccin menores que los rotativos

Contaminacin o recoleccin de polvos

Clarificacin

Son ms econmicos que los rotatorios pero ms caros en su operacin porque necesitan mayor mano de obra

Separa partculas slidas de un gas

La solucin puede calentarse para aumentar la viscosidad


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4.10.4 Equipos

a) Filtro de arena

Est formado por un depsito de fondo perforado cubierto por una capa de aproximadamente 30 cm de rocas trituradas o de grava gruesa para sostener la capa superior de arena porosa (de 0,5 a 1,25 m de altura) a travs de la cual pasa el fluido en rgimen laminar (Figura N 36). A travs de vlvulas permite efectuar el lavado del lecho de arena por circulacin de agua en sentido opuesto para arrastrar as a los slidos acumulados Son filtros de gran tamao y gran superficie filtrante. Son muy utilizados en el tratamiento de grandes cantidades de fluidos que slo contienen pequeas proporciones de materiales slidos en suspensin. Para el tratamiento de agua potable se le agregan coagulantes como SC4 Fe (So9) 3 Al 2 que liberan los hidroxilos y se utiliza como medio filtrante arena de cuarzo. El coque de tamaos clasificados cargado en cajas de madera revestidas en plomo se utiliza par la filtracin de cido sulfrico y la piedra caliza triturada en tamaos adecuados se usa par la filtracin de lquidos alcalinos. En todos los caso el material de relleno grueso se dispone sobre el fondo perforado para que sirva de soporte a los ms finos. Los diferentes tamaos de materiales debern disponerse en capas de modo que las partculas de tamaos distintos no se mezclen. La arena utilizada para la filtracin ha de tener un tamao uniforme de partcula para proporcionar la mxima porosidad y la mayor velocidad de filtracin.

b) Filtro nutcha

El material filtrante se deposita sobre la placa filtrante agujereada. Se lo llama de funcionamiento discontinuo debido a que el proceso de filtrado se interrumpe cada vez que es necesario reponer el material filtrante. Es utilizado para trabajos de pequea escala y pueden adaptarse fcilmente para como filtros de presin o gravedad. (Figura N 37). Los hay del tipo metlico de dimetros menores o iguales a 2,5 metros y reas filtrantes de 50 ft2 con una capacidad de 8000 litros y de tipo cermicos con dimetros menores a 1 metro, reas filtrantes de 7 ft2 con capacidad de 400 litros.


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Figura N 36

Figura N 37


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c) Filtro rotatorio de tambor

Los filtros de vaco rotatorios se utilizan especialmente en trabajos de gran escala, como concentrados de flotacin, pulpa de papel y bagazo de caa de azcar. El tambor filtrante est sumergido en la suspensin a tratar (Figura N 38). La aplicacin de vaco al medio filtrante origina la formacin de un depsito o torta sobre la superficie exterior del tambor, conforme este va pasando, en su giro, por la suspensin. El tambor est dividido en segmentos cada uno de los cuales va conectado a la pieza giratoria de la vlvula distribuidora, por la cual se aplica el vaco, se separa el lquido filtrado y los de lavado y llega al aire. Estos sectores tienen normalmente unos 30 cm de ancho y una longitud igual a la generatriz del tambor. El tambor tiene una velocidad de rotacin muy baja de 1 a 2 r.p.m. Conforme el tambor gira en el sentido de las agujas del reloj la torta va adquiriendo espesor progresivamente, mientras que el lquido filtrado contina pasando hacia el colector principal. La torta se lava por una serie de boquillas de riego montadas sobre tubos paralelos al eje del tambor llamadas colectores de lavado. Despus del lavado la torta puede sufrir un apisonado mediante un rodillo para aumentar su densidad y disminuir su contenido en agua. El lquido de lavado se extrae por escurrido y paso del aire. En la ltima etapa la torta queda sometida a un soplo de aire a la presin de 0,35 Kg/ cm2 de dentro hacia fuera. Este golpe de aire afloja la torta separndola del medio filtrante y se desprende con ayuda de un raspador o cuchilla. La superficie de filtrado vara entre 0,3 m2 y 80 m2.

d) Filtro de discos

El funcionamiento de estos filtros es similar a los anteriores con la diferencia que la superficie filtrante no es el tambor sino las secciones circulares de cada disco por lo que aumenta considerablemente la superficie filtrante. El filtro est formado por discos filtrantes colocados sobre un mismo eje. Cada disco tiene su propia fosa donde se coloca la suspensin a filtrar la filtracin se efecta a travs de la superficie del disco. Las superficies de filtrado varan de 2 m2 a 280 m2.. Los discos pueden cambiarse independientemente sin afectar ni detener el l funcionamiento de los restantes discos del filtro. Cada disco puede filtrar productos distintos si los lquidos filtrados pueden mezclarse. Si no pueden mezclarse slo pueden filtrarse dos productos independientes debido a que pueden colocarse dos vlvulas distribuidoras, una en cada extremo del eje.


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e) Filtro prensa de cmaras

Estn formados por un acoplamiento de varias placas cncavas diseadas para producir una serie de cmaras o compartimientos en los que se pueden recoger los slidos (Figura N 39). Las placas se recubren con un medio filtrante. El sistema cierra mediante la presin ejercida por un pistn contra la primera placa (asimetra en sentido longitudinal) llamada cabezal. El lquido turbio llega a las cmaras que se forman mediante una bomba no pulsante para evitar que el precipitado se apelmace. La suspensin se introduce en cada compartimiento bajo presin; el lquido pasa a travs de la lona y sale a travs de una tubera dejando detrs una torta hmeda de slidos. El lquido filtrado por cada una de las placas llega por las tuberas a una pileta comn que se encuentra debajo de la mquina de filtrado. Una vez que se llenaron las cmaras se sustituye la corriente de lquido turbio por el de lavado que sigue la misma trayectoria que el anterior al pasar por la torta formada en la cmara. Una vez lavado el precipitado se escurre enviando una corriente de aire por la misma canalizacin. Terminado el ciclo de filtrado, lavado y escurrido se afloja el pistn y se sacuden las placas de a una para que el precipitado se desprenda, recogindolo en un depsito en el mismo sitio.

Figura N 38


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f) Filtro prensa de placas y marcos

El funcionamiento de estos filtros es anlogo al de los filtros anteriores. En ellos las cmaras estn constituidas por el espacio hueco de los marcos situados entre dos placas. Las placas y marcos se acoplan alternadamente adaptando telas de filtracin sobre los dos lados de cada placa. El conjunto se mantiene acoplado, formando una unidad, por aplicacin del esfuerzo mecnico de un tornillo o con ayuda de una prensa hidrulica (Figura N 40). El lodo lquido es bombeado a las CAMARAS (A) rodeadas por LONAS filtrantes (B). Al bombear la presin se incrementa y fuerza al lodo a atravesar las lonas, provocando que los slidos se acumulen y formen una PASTA seca (C).

Figura N 39


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El PISTON (D) hidrulico empuja la PLACA de acero (E) contra las PLACAS de polietileno (F) haciendo la prensa. El CABEZAL (G) y el SOPORTE terminal (H) son sostenidos por rieles de las BARRAS de soporte (I), diseados especialmente. El filtrado pasa a travs de las lonas y es dirigido hacia los canales de las placas y PUERTOS de drenado (J) del cabezal para descarga. La torta es fcilmente removida haciendo retroceder el pistn neumtico, relajando la presin y separando cada una de las placas, para permitir que la pasta compactada caiga desde la cmara.

Figura N 40


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Estos filtros tienen la ventaja con respecto al de cmaras que debido a la presencia de los marcos el volumen de precipitado es mayor. Pero el lavado en este tipo de filtros es defectuoso debido a que la presin se distribuye irregularmente sobre las caras del precipitado. Debido a esto no es frecuente su utilizacin cuando es el precipitado lo que nos interesa recoger como resultado de la filtracin. Una variedad de este tipo de filtro es el filtro prensa de placas y marcos con placas lavadoras que posee tres componentes fundamentales: las placas ordinarias (no lavadoras), los marcos y las placas lavadoras (Figura N 41)

Figura N 41

La placa no lavadora y la placa lavadora se disponen en el filtro entre los marcos. Ambas placas se encuentran recubiertas por un pao filtrante que retiene los polvos. Para evitar la adherencia del filtro a las placas, estas poseen un cuadriculado en relieve. En este proceso la alimentacin del lquido turbio llena al marco por la periferia y sale por la periferia de las placas tanto la ordinaria como las lavadoras. En este trayecto el agua turbia debe pasar obligatoriamente por el pao filtrante que retiene el slido y deja pasar el lquido. El lquido de lavado llega por la periferia cada dos placas, una si otra no, y pasa a travs de las dos tortas contenidas en cada marco a ambos lados de la placa y sale por las llaves dispuestas en la placa no lavadora. Todos estos tipos de placas pueden disearse para trabajar a desage cerrado (conductos aislados para la separacin del lquido de filtrado y del agua del lavado, los conductos pueden estar situados en las esquinas, centro o lugares intermedios entre placas y marcos).


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Estos filtros suelen construirse de materiales diversos como madera, metales y aleaciones. El material filtrante puede ser lana, seda, nylon, algodn, nitrocelulosa, cloruro de polivinilo, etc. Las medidas de las placas van de 4 x 4 hasta 61 x 71 y marcos con espesores de 0,125 a 8. El nmero de placas puede llegar hasta 100 y se trabaja con presiones de 7 a 70 kg/cm2. Son filtros de bajo costo inicial pero con altos costos operativos por la necesidad de mano de obra en la separacin del mismo. Se lo puede utilizar tanto para la obtencin de slidos como para la de lquidos pero para volumen no demasiados grandes. Se los utilizan en la industria azucarera para la clarificacin de melaza, en la industria de las pinturas para filtracin de pigmentos, etc.

g) Filtro de bolsa o mangas

Consta de un gran depsito cilndrico o paraleleppedo, dividido longitudinalmente en dos partes ( una a la derecha del dibujo y otra a la izquierda).Separa partculas slidas de un gas. El aire cargado de slidos de polvo penetra en una de las partes, a, pasa a travs de las mangas donde se filtra y sale por la parte superior del aparato arrastrado por un aspirador, b. Cuando las mangas estn muy cargadas de slidos se las priva de este polvo adherido mediante una corriente de aire que circula a travs de las mangas pero en sentido contrario. En la parte baja se recoge el polvo recuperado Mientras una cmara del aparato trabaja en filtracin, la otra est en ciclo de recuperacin, alternndose en estas funciones.

Figura N 42


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Se utilizan especialmente para la contaminacin ambiental pues retienen los slidos generados en los distintos procesos industriales liberando el aire limpio. Son equipos de gran eficiencia ya que llegan a capturar partculas de menores de 0,5 micras con 99% de eficiencia. Sus limitaciones son la temperatura y la hmeda ya que no pueden manejar flujos a mas de 200 C y deben estar totalmente secos, de lo contrario se queman las bolsas o se apelmaza el polvo y tapan los poros de las bolsas (Figura N 43). Se utilizan en diversos procesos industriales donde se generan polvos: molienda, embolsado de cemento, etc.

h) Filtro Sparkle

Permite toda operacin de procesamiento de filtrado, decantacin, clarificacin, etc.; con ayuda de agentes fsicos tales como presin, vaco, fro, calor, etc. Debido al ahorro de tiempo sustituye a los lentos procesos de sedimentacin y un ahorro de costos con respecto al filtro prensa. La gran ventaja es que trabaja en circuito totalmente cerrado, limpio y sin contaminacin alguna con el

Figura N 43


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exterior adems admite trabajar con todo tipo de filtrantes como tierras activadas, carbn activado, papeles filtrantes, etc. Se fabrican de acero inoxidable y pueden estar revestidos en corcho duro. El filtro consta de una caja cilndrica y resistente a la presin en cuyo interior se alojan una serie de placas de forma especial, las mismas reciben por un taladro perifrico lateral el lquido turbio a presin y luego de filtrado lo descargan a un conducto central comn a todas las placas. La placa que va en posicin ms baja es distinta a las dems pues en realidad es un elemento auxiliar del filtro con llave de vaciado independiente a la canalizacin de desage en general. El objeto de esta placa es poder filtrar hasta las ltimas porciones del lquido turbio. La superficie de filtrado puede llegar a 14 m2 y la unidad ms pequea construida tiene 0,1 m2. En general estos filtros se utilizan cuando los precipitados filtran mal y es necesario emplear presin o calentarlos para disminuir la viscosidad de los mismos. Como necesita para el lavado una menor cantidad de lquido se los utiliza para separar lquidos endientes. Se pueden encontrar filtros Sparkler de platos horizontales en donde el flujo es por gravedad y la torta es estable an con flujo interrumpido. Son aptos para filtrado fino. Se utiliza como medio filtrante: tela, malla metlica o papel filtrante. Por la posicin de los platos (horizontal) no hay peligro de prdida o resbalamiento de la torta y slo se necesita una pequea precapa de ayuda. Las ventajas son: la torta descansa sobre un soporte horizontal por lo que no es necesario aplicar presin para mantenerlo adherido; el espesor de la torta es uniforme puesto que el flujo tiene la direccin de la gravedad; la limpieza es fcil pues es sencillo retirar el cartucho de la cuba y disponiendo un cartucho filtrante de recambio el tiempo es nfimo. El filtro Sparkler de platos verticales se lo utiliza para servicios pesados con alto rendimiento. Tiene un soporte rgido para el cabezal y el tanque, esto hace innecesario el desarme de las conexiones para abrir el filtro. El tanque tiene una apertura hidrulica que da un perfecto ajuste entre carcasa y cabezal. Tienen una capacidad de 10 ft2 hasta 2000 ft2 de rea filtrante y los dimetros del tanque hasta 72. Los ciclos son ms largos que los de platos horizontales y el agente filtrante debe ser mantenido en posicin por presin y comprimido contra la pared (Figura N 44).

Figura N 44

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4.11 CENTRIFUGACIN

4.11.1 Teora de la centrifugacin

Las partculas del slido se separan de las lquidas por medio de la accin de la fuerza centrfuga que e s muy superior a la de sedimentacin. Se aplica cuando la cantidad de slidos es muy grande o muy pequea, en el primer caso se utilizan las escurridoras o hidroextractores y en el segundo los clarificadores. La fuerza centrfuga impartida es:

Fc = m. Vc2 / r

m = masa del lquido, Vc = velocidad perifrica de la cesta y r = radio de giro

Fc = m. (2 M n r)2 / r = m 4 M2 n2 r

n = velocidad de rotacin

Fc = 4 M2 m n2 r

Por lo tanto para aumentar la separacin se puedo variar el radio de giro del aparato pero aumenta la fragilidad del mismo por lo tanto es ms conveniente variar la velocidad de rotacin, esto es lo que caracteriza a los distintos equipos de centrifugacin.

4.11.2 Equipos

a) Centrifuga de eje vertical

Es de funcionamiento discontinuo. Consta de una cesta perforada que gira movida por un eje que puede estar sujeto desde arriba (cestas con dimetros entre 1 y 4 ft) o desde abajo (cestas con dimetros entre 2 y 9 ft). El material filtrante se deposita sobre la cesta . Despus de recogido el precipitado se hace una limpieza. (Figura N 45). Opera a 1000 revoluciones por minuto. Se los utiliza para la refinacin de azcar y escurrido de telas teidas.

b) Centrifuga de eje horizontal

Funciona en forma continua y consta de una cesta protegida de una carcaza que gira impulsada por un eje. La pantalla o cuchilla es un tambor que gira un poco ms lento que el filtrante y puede acercarse ms o menos a la superficie de la cesta para graduar el espesor de la torta. Su dimetro vara entre 2 a 4 ft y tiene una capacidad de 1 a 24 TN por hora de slidos secos. Se usa para el secado de cristales (Figura N 46).


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Figura N 46

c) Supercentrifugas

Son sedimentadores rpidos, ms que los filtros. Son de muy pequeo dimetro pero la fuerza centrfuga desarrollada es de 40 100 rpm. Su capacidad es de 5 a 20 litros y se utiliza como purificador de aceite y en separaciones qumicas (Figura N 47). .

Figura N 45


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Figura N 47


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4.12 BIBLIOGRAFA

Preparacin mecnica de minerales y carbones. Fernndez Miranda Operaciones bsicas de Ingeniera Qumica. Brown Elementos de Ingeniera Qumica. Vian y Ocon Concentracin de minerales por el mtodo de flotacin por espumas. N. A. Cinat. (Gua de

Trabajos Prcticos). C.E.I. Manual de tratamiento de minerales. Taggart Manual del Ingeniero Qumico. Perry, Green Operaciones Bsicas de la Ingeniera Qumica- Brown Operaciones Unitarias I www.gaudfrin.com www.ascmedioambiente.com

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