Espesamiento
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SEPARACION SLIDO-LQUIDO
Esta fase del proceso de concentracin de
minerales, consiste en las operaciones
unitarias destinadas a eliminar el agua de los
productos intermedios o finales de una
planta concentradora.
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Separacin Slido-Lquido
Sedimentacin Filtracin Centrifugacin
-
SEDIMENTACION
Es la separacin parcial
o la concentracin de
las partculas slidas
suspendidas en un
lquido, mediante
asentamiento por
gravedad.
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OPERACIONES DE
SEDIMENTACION
Espesamiento CLARIFICACION
-
ESPESAMIENTO
Espesamiento es un
proceso de sedimentacin
continuo mediante el cual
se reduce el contenido de
agua de los productos de
la concentracin hasta
obtener una pulpa de alto
contenido de slidos (
underflow)
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CLARIFICACION
El objetivo de la
clarificacin es eliminar
una cantidad
relativamente pequea
de partculas
suspendidas y obtener
un efluente claro.
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Procesamiento de minerales
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Plantas de tratamiento de aguas
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Plantas de tratamiento de agua residual
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Plantas de tratamiento de efluentes
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Sistemas de dispersin
Son sistemas multifsicos, compuestos de dos o tres fases
Una fase contnua (medio dispersante)
Una o dos fases discontnuas (fases dispersas)
Clasificacin segn el tamao de partcula
Suspensiones, partculas mayores que 1 micron
Coloides, desde 1 micron a 10 angstrom
Las pulpas tienen caractersticas de suspensiones y coloides a la vez.
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Estabilidad de las dispersiones
Cuando el sistema no es estable, se separan ambas fases por sedimentacin de la fase slida debido a la fuerza de gravedad.
Una suspensin es un sistema naturalmente inestable.
La velocidad de separacin de ambas fases est determinada por la propiedades fsicas de ambas fases y la concentracin de la fase slida
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Estabilidad de las dispersiones
A medida que la partcula es ms
pequea, menor es el efecto de la fuerza
de gravedad.
A este nivel, son significativos factores
tales como las fuerzas de atraccin y
repulsin entre las partculas.
Si predominan las fuerzas de repulsin,
el sistema se mantiene estable
En caso contrario, las partculas
sedimentan solas o forman agregados.
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TIPOS DE SEDIMENTACIN
En funcin de la concentracin
y de la tendencia a la
interaccin de las partculas,
se pueden producir cuatro
tipos de sedimentacin:
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Sedimentacin discreta (tipo 1)
Discreta (Tipo 1):
Sedimentacin de partculas
en una suspensin con
concentracin de slidos baja.
Las partculas sedimentan
como entidades individuales,
sin haber interaccin con
partculas vecinas.
-
Sedimentacin floculenta (tipo 2)
Floculenta (Tipo 2):
Sedimentacin de partculas de
una solucin diluida, que
floculan durante el proceso. Al
aglomerarse, aumentan su
tamao y su masa, por lo tanto
tambin su velocidad de
sedimentacin.
-
Sedimentacin retardada (tipo 3)
Retardada (llamada tambin
en bloque o zonal) (Tipo 3):
Corresponde a una
suspensin de concentracin
intermedia, en la cual las
fuerzas interpartculas son
suficientes para entorpecer la
sedimentacin de las partculas
vecinas, hacindolas sedimentar
como una sola unidad.
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Sedimentacin por compresin (tipo 4)
Por compresin (Tipo 4):
Cuando la concentracin de
partculas es tal que stas
forman una estructura, la
sedimentacin slo puede
darse por compresin, debido
al peso de las partculas que
se van aadiendo.
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ESPESAMIENTO
Ocurre por
sedimentacin de las
partculas y se
considera como una
primera etapa de
desaguado.
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Rgimen de
sedimentacin
particulado
Rgimen de
compresin
Rgimen de zona de
sedimentacin
Concentracin
De slidos
Baja concentracin
Alta concentracin
Partculas discretas Partculas floculentas
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ESPESAMIENTO
Produce lodos de 45 75% de slidos y
lquidos turbios con
menos de 1% de
slidos.
La sedimentacin se
realiza en equipos
denominados
espesadores.
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ESPESADOR
Son unidades intermitentes
o continuas y consisten en
tanques de relativamente
poca profundidad, desde
los cuales se separa el
lquido claro por su parte
superior y la suspensin
espesa queda en el fondo.
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FUNCION DEL ESPESADOR
Es concentrar los
slidos en suspensin
mediante asentamiento
por gravedad para
lograr un balance de
materia en rgimen
estacionario con
extraccin continua de
slidos.
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PRUEBAS DE SEDIMENTACIN EN LABORATORIO
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Curva de Sedimentacin.
Se vierte la muestra de la pulpa en una probeta cilndrica graduada (de 1 m de altura) se agita bien
y se va midiendo el descenso de la interfase lquido clarificado y pulpa tomando los tiempos.
Concentracin clara
Slidos
comprimidos
Ho
H1
H3
H4
H2
Tiempo
-
FORMACIN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIN
-
FORMACIN DE LA CURVA DE SEDIMENTACIN
H H
Tiempo Tiempo
-
CURVA DE SEDIMENTACIN
Profundidad
tiempo
Ho
H1
H2
H3
H4
t1 t3 t2
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CURVA DE SEDIMENTACION
Profundidad
Tiempo
Zona de velocidad constante
Punto de compresin
Zona de transicin
Punto crtico Segunda zona de velocidad
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Profundidad
tiempo
Zona de agua clarificada
Zona de subsidencia o
sedimentacin libre
Zona de sedimentacin
retardada
Zona de
compresin
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CLARA
TIEMPO
DISCRETA
FLOCULENTA
RETARDADA
COMPRESIN
-
Alimentacin
Rebose
Zona de clarificacin
Zona de espesamiento
Descarga de pulpa densificada
Slidos
ESQUEMA DE UN ESPESADOR
Agua
Zona de agua clara
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ZONAS DE ESPESADOR INDUSTRIAL
ZONA DE
AGUA CLARIFICADA
ZONA DE ALIMENTACIN
ZONA DE TRANSICIN
ZONA DE COMPRESIN
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ESPESADOR CONVENCIONAL
-
ESPESADOR CONVENCIONAL
-
ESPESADOR CON ALIMENTACIN
PERIFRICA
-
ESPESADOR CON ALIMENTACIN CENTRAL
-
PARTES DEL ESPESADOR
A
B
C
D
underflow
overflow Caja de alimentacin
alimentacin
Cilindro de alimentacin.
Tanque.
Brazos de rastrillo.
Paletas.
Mecanismo de propulsin de los
rastrillos.
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CILINDRO DE ALIMENTACIN
Sirve para orientar la
direccin del chorro de
pulpa de entrada,
disminuir su energa
cintica e introducir el
material a una
profundidad adecuada.
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TANQUE
Puede ser de acero,
madera o de concreto.
Su funcin primordial del
tanque es proporcionar
el tiempo de retencin
para el espesamiento y
clarificacin de la pulpa
ingresante.
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CANAL DE REBOSE
Recoge el rebose
clarificado y lo lleva a
su salida
correspondiente.
El efluente clarificado
se elimina por medio de
un canal perifrico,
localizado dentro o
fuera del tanque.
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OVERFLOW
Es el agua decantada
que abandona el
estanque en forma de
rebalse u overflow, con
un contenido de slidos
muy dbil o casi nulo.
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BRAZOS DE RASTRILLO
Conducen los slidos sedimentados hacia el cono de descarga.
Mantienen la fluidez en el material decantado en el fondo, para asegurar remocin hidralica.
Incrementa el contenido de slidos.
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PALETAS
Normalmente en brazos distintos a los de rastrillos ubicados en ngulos de 90 respecto a aquellos que sirven para remover los slidos en el cono central de descarga y conducir hacia el orificio de salida
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MECANISMO DE PROPULSIN DE LOS RASTRILLOS
Provee el torque que
mueve los brazos
contra la resistencia de
los slidos espesados
de gran dimetro.
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TIPOS DE MECANISMOS BASICOS
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SOPORTADO POR PUENTE
Son generalmente de un dimetro superior a los 30 metros.
Son capaces de transferir cargas a la periferia del tanque.
Son capaces de dar una concentracin de efluente inferior ms consistente.
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COLUMNA CENTRAL
Suelen tener un dimetro de unos 20 m o algo ms.
El mecanismo est soportado por una columna central de acero o de hormign.
Los brazos de arrastre estn unidos a un sistema de impulso que gira alrededor de la columna central.
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MECANISMO DE IMPULSO
Suelen ser de engranaje
recto de acero o hierro
montado sobre cojinetes,
piones u otro engranaje,
transportado a su vez por
cinta de engranaje de acero
endurecido.
Tambin pueden ser
sistemas hidralicos de
impulso.
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MECANISMO DE ARRASTRE
Ayuda a desplazar los
slidos sedimentados hasta
el punto de descarga.
Ayuda en el espesamiento
de la pulpa al romper los
puentes de flculos,
permitiendo la salida del
fluido y la consolidacin de
flculos.
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DISPOSITIVOS DE EXTRACCION
Los slidos concentrados se eliminan del espesador:
mediante una bomba centrfuga para precipitados o.
bien por una bomba de desplazamiento positivo.
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CAPACIDAD DE UN ESPESADOR
Producir un lquido
claro sobrenadante,
mediante el
asentamiento de
slidos suspendidos.
Para espesar el lodo
mediante eliminacin
de lquido.
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AREA DEL ESPESADOR
Para cualquier grado de alimentacin, el rea del equipo de sedimentacin controla el tiempo permitido para el asentamiento de partculas.
La profundidad controla el tiempo permitido para espesar el lodo.
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ESPESADOR DE ALTA DENSIDAD
Se pueden disear para
producir efluentes inferiores
de una alta viscosidad
aparente, permitiendo la
eliminacin de precipitados
de desecho a una
concentracin que evita la
segregacin de partculas
finas y gruesas.
Utiliza un lecho ms
profundo para aumentar la
capacidad del espesador.
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ESPESADORES DE ALTA VELOCIDAD
Se utiliza tambin
floculantes para
maximizar la carga lo
que aumenta su
capacidad.
Son generalmente
espesadores de
tamao medio o
pequeo tipo puente.
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AREA
UNITARIA
DOSIS DE FLOCULANTE
ESPESADOR CONVENCIONAL
ESPESADOR DE ALTA
VELOCIDAD
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COAGULANTES Y FLOCULANTES
Son ampliamente utilizados
para mejorar la velocidad de
sedimentacin para reducir el
dimetro del espesador.
Tambin mejora la claridad del
overflow y/o la densidad del
underflow.
Tanto la coagulacn como la
floculacin son tpicamente
considerados en el diseo de
clarificadores, mientras la
floculacin es slo una etapa
en el diseo de espesadores.
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Floculacin
La floculacin es otra forma de producir
agregados de partculas
El agregado de partculas se produce como
consecuencia de la adicin de compuestos
orgnicos de cadena larga (polielectrolitos)
Estos compuestos se adsorben sobre la
superficie
Mecanismos
Si la cadena es corta, el reactivo
produce hidrofobizacin de las
superficies
Si la cadena es larga con mltiples
grupos polares, cada molcula se
adsorbe sobre varias partculas.