Espesamiento y Filtrado

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INDICE UNIDAD 1: Necesidad de una Etapa de Separación de Sólido-Líquido 1. Etapa de separación sólido-liquido. 2. Espesamiento y Filtración. 3. Operaciones principales.

UNIDAD 2: Necesidad de una Etapa de Separación Sólido-Liquido 1.

Espesador

2.

¿Cómo funciona un espesador?

3.

Espesamiento.

4.

Sedimentación.

5.

Zonas de que se forman durante el funcionamiento de un espesador

6.

Mecanismo del espesamiento.

7.

¿Cuáles son las partes principales de un espesador?

8.

¿Y como funciona un espesador?

9.

¿Por qué se sobre carga un espesador?

10.

¿Qué debo hacer cuando se sobre carga un espesador?

11.

Control de operación.

12.

Elementos estructurales de un espesador.

13.

Funcionamiento de un espesador. a. Normas de funcionamiento.

14.

Problemas y soluciones de espesamiento.

15.

Velocidad de sedimentación.

UNIDAD 3: Floculantes 1.

¿Qué son floculantes?

2.

¿Cómo actúan los floculantes en el espesamiento?

3.

Clasificación de floculantes.

4.

Dosificación. a. Cálculos básicos de dosificación.

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UNIDAD 4: Filtración. 1.

El medio filtrante.

2.

Pruebas de filtración.

3.

Filtro al vació. a. Filtro a tambor. b. Filtro de discos.

4.

Funcionamiento del filtro.

5.

Filtros a presión. a. Definición. b. Tipos de filtro a presión.

6.

Filtros continuos.

7.

Practica de laboratorio de espesamiento. 7.1.-Equipos y materiales. 7.2.-Procedimiento experimental. -Primera parte: sedimentación sin floculante. -Segunda parte: sedimentación con floculante. -Resultados. 8.2.4. Formulas de ayuda.

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UNIDAD 1 1. NECESIDAD DE UNA ETAPA DE SEPARACION SOLIDÓ-LIQUIDO

En la industria minera el agua es un bien escaso y preciado. La mayor parte de los procesos utiliza cantidades sustanciales de agua, requiriéndose su recuperación mediante etapas de separación sólido - líquido. El agua que se recupera no se descarta y es, en su mayor parte, recirculada al proceso. En las etapas de separación sólido - líquido se separa de una alimentación formada por una suspensión de partículas de un sólido en un líquido, un líquido prácticamente exento de partículas y otro con sólidos en una concentración superior a la de la alimentación. La separación total no es posible de obtener porque, si bien el líquido puede no tener partículas sólidas en suspensión, la corriente con sólidos retendrá líquido entre sus partículas. Al igual que ocurre con otras separaciones, en la mayoría de los procesos, la separación del agua se realiza por lo menos en dos etapas. Normalmente se utilizan el espesamiento y la filtración para lograr la separación del agua de los concentrados. Esta combinación es capaz de dar sólidos con un contenido de humedad suficientemente bajo, así como un producto filtrado que esencialmente no contiene sólidos, o por lo menos con un contenido de sólidos suficientemente bajo como para utilizarlo en el proceso siguiente. Los espesadores son generalmente del tipo cilíndrico continuo, pero la adopción de los espesadores podría significar un cambio importante considerando su ahorro potencial de espacio y costo. Los espesadores alimentados con un manto de lodos, y que utilizan el sedimento como filtro, permiten obtener un derrame mas limpio de las pulpas diluidas que los clarificadores convencionales. Los filtros de discos, y en menor grado los de tambor, constituyen el apoyo principal para la mayor parte de los procesos finales de separación de agua, por su capacidad para separar las partículas mas finas de una corriente de proceso. Las partículas finas que presentan dificultades para su tratamiento en filtros de vacío, pueden manejarse en la actualidad con filtros automáticos tipo prensa. En ciertas circunstancias es posible aplicar sistemas alternativos de eliminación de agua, particularmente cuando no es importante la recuperación de finos. Bajo estas condiciones, puede usarse con ventaja económica sobre la filtración, cribas, hidrociclones, centrifugas o una combinación de estos dispositivos.

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2. Espesamiento y Filtración.

En el procesamiento de minerales, la operación unitaria de separación de sólido-líquido consiste en la eliminación de agua de los productos finales intermedios de una planta concentradora

DEFINICIÓN

Reconocer las operaciones de los procesos de separación sólido-líquido.

Identificar los efectos que las variables ejercen sobre la sedimentación y filtración de los minerales

OBJETIVOS

Reconocer los equipos más comunes utilizados durante el espesamiento y la filtración.

3. Operaciones Principales.

Operaciones Principales de la Separación Sólido-Liquido

Espesamiento: Comienza con la eliminación de la mayor cantidad de agua contenida.

Filtración: En la que procuraremos quitar todo el contenido de sólidos en suspensión, que ha quedado después del espesamiento.

Secado: Consiste en retirar el 100% de agua del concentrado.

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Unidad II 1. ESPESADOR El espesamiento tiene lugar en unos aparatos denominados espesadores que es un tanque de forma cilíndrico con fondo en forma de cono de gran ángulo

Espesador El espesador es un aparato que trabaja en forma continua, tiene un rastrillo que sirve para empujar lentamente, hacia el centro, las partículas sólidas que se van asentando en el fondo en forma de barro espeso, a fin de sacarlo por la descarga (cono). Al mismo tiempo los rastrillos evitan que el lodo se endurezca demasiado en el fondo, y si no existieran estos no habría forma de sacarlos o descargarlos.

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2. ¿Como Funciona un Espesador? Conforme ingresa la alimentación del espesador, los sólidos van decantando hacia el fondo. El líquido clarificado rebosa por la parte superior y la pulpa, con alto contenido en sólidos se evacua por la descarga inferior.

3. Espesamiento: Esta operación tiene por objeto como su nombre lo indica, espesar las pulpas resultantes del proceso. Esta operación se realiza en los espesadores, los cuales son recipientes de forma cilíndrica con fondo de cono, de gran ángulo.

4. Sedimentación Consiste en separar una suspensión de partículas sólidas, dejando un líquido clarificado y una pulpa espesa. En la mayoría de las ocasiones, se requiere de una etapa posterior de filtración. Las partículas muy finas, de sólo algunos micrones de diámetro, sedimentan por gravedad con extrema lentitud y conviene por lo tanto, usar floculantes o efectuar una sedimentación centrífuga.

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5. Zonas que se Forman Durante el Funcionamiento de un Espesador

ZONAS DEL FUNCIONAMIENTO DE UN ESPESADOR

Zona de Clarificación Zona donde el liquido de rebose contiene bajo contenido de sólidos o casi nulo, el cual fluye hacia arriba y rebosa por los bordes del espesador.

Zona de Transición Zona intermedia entre la zona de sedimentación y la zona de compresión.

Zona de Compresión Zona donde los sólidos eliminan parte del agua por compresión para luego ser descargados por la parte central inferior del espesador barridos por el rastrillo instalado axialmente en el tanque.

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PROGRAMA DE INDUCCION 6. Mecanismo Del Espesamiento. Durante su funcionamiento pueden distinguirse las zonas:

Zona de Clasificación Donde se tiene agua clara o con mínima proporción de sólidos que fluye hacia arriba y rebosa por los bordes del espesador.

Zona de Sedimentación Es a la cual ingresa la pulpa que se desea espesar, a través de un sistema que no produce turbulencia (feedwell), originando una zona de contenido de sólidos.

Zona de Transición En la que la pulpa se encuadra en condición intermedia entre la sedimentación y la compresión.

Zona de Compresión Es donde los sólidos eliminan parte del agua por compresión para luego ser descargados por la parte inferior del espesador y barrido por el rastrillo instalado axialmente en el tanque.

Solución clarificada

Alimentación

Zona de separación (sólidos líquidos)

Descarga de la Pulpa

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7. Partes Principales de un Espesador  Tanque: deposito para el asentamiento de las partículas de mineral que viene en la pulpa de concentrados.  Rastras: brazos giratorios radiales, desde cada uno de ellos están suspendidas una serie de aspas acondicionadas para arrastrar los sólidos sedimentados hacia la salida central (cono de descarga). En la mayoría de los espesadores estos brazos se elevan automáticamente si el momento de torsión excede un cierto valor, evitando de este modo el daño, debido a la sobrecarga.

 Feed well: cilindro de pequeño diámetro, ubicado en el centro del espesador, a una profundidad de 1 metro (aprox.).

 Canaleta de rebose: recoge el rebose clarificado y lo lleva a su salida correspondiente.

8. Como Funciona un Espesador Conforme ingresa la alimentación al espesador, los sólidos van decantando hacia el fondo, el líquido clarificado rebosa por la parte superior y la pulpa con alto contenido de sólidos se evacua por la descarga inferior.

9. ¿Por qué se sobrecarga un espesador? Este se sobrecarga cuando tiene en el interior un exceso de carga que dificulta el movimiento de los rastrillos. En general, la sobrecarga ocurre cuando sale menos carga de la que entra. Esto generalmente ocurre en los siguientes casos: 

Por atoros mecánicos.



Mal funcionamiento de la bomba.

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10. ¿Qué debo hacer cuando se sobrecarga un espesador? 

Cuando el espesador se sobrecarga por efecto de un atoro en la tubería de descarga o en el cono, hacer lo posible por desatorarlo con adición de agua.



Si la sobrecarga se debe a una mala operación, tratar de subir la velocidad de la bomba, para sacar el máximo de carga posible. Si la sobrecarga se mantiene, disminuir el caudal de alimentación.

11. Control de Operación Aquello que ocurre en el interior de un espesador no resulta claro a la observación visual. El operador debe tener en cuenta los siguientes aspectos: 

Evaluación del torque: puede ser ocasionado por, la excesiva carga para remover dentro del espesador, generalmente asociado a una inadecuada dosificación de floculante.



Dosificación de floculante: asegurar una buena mezcla de la pulpa con el floculante. Mantener control constante de los puntos de dosificación.



Alimentación y descarga: monitoreo de porcentajes de sólidos. En la descarga del espesador, debería establecerse un flujo masico, equivalente al de alimentación, para evitar la acumulación.

12. Elementos Estructurales de un Espesador: 

Cilindro de alimentación: sirve para orientar la dirección de la pulpa de entrada, disminuir su energía cinética e introducir el material a una profundidad adecuada.



Tanque: es el lugar donde se va a realizar todo el proceso de espesamiento. Proporciona el tiempo de residencia necesario para producir sólidos sedimentados y liquido clarificado. El fondo inclinado ayuda al movimiento de los sólidos hacia el punto de descarga.



Brazos de rastrillo: se mueven sobre el fondo inclinado del espesador y cumplen las funciones de conducir los sólidos sedimentados hacia el cono de descarga, mantener la fluidez en el material decantado en el fondo para asegurar su remoción hidráulica e impedir que se solidifique o se “cemente”, e incrementar e contenido de sólidos creando canales en la cama de sólidos por donde se escape el agua en la zona de compresión.

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

Paletas o scrapers: normalmente los rastrillos están ubicados a 90° respetos a los brazos y sirven para remover los sólidos hacia el cono central de descarga.



Canal de rebose: recoge el rebose clarificado y lo lleva a su salida correspondiente.



Mecanismo de propulsión de los rastrillos: promueve el torque que mueve los brazos o paletas contra la resistencia de los sólidos espesados. Alcanza valores elevados en espesadores de gran diámetro a pesar de la baja velocidad del mismo.



Mecanismo de alarma automática o sobrecarga y de levante de los rastrillos: existen dispositivos de alarma visual/auditiva que advierten contra aumentos anormales de torque y en casos de alcanzar valores intolerables actúan sobre mecanismos automáticos de levante de los brazos para reducir el torque y evitar paralización de la rotación y/o daños al mecanismo.

13. Funcionamiento del Espesador Un espesador es una maquina para una función limitada. Es importante tener en cuenta que el espesador no es solamente un dispositivo de paso. Si se desea obtener el fin esperado se debe operar y controlar dentro de limites específicos. La selección del procedimiento para operar y el método de control precisa del entendimiento de como funciona la unidad y la importancia de las variables envueltas.

a. Normas de funcionamiento Alimentación mayor que la descarga = acumulación. La excesiva acumulación resulta en problemas de funcionamiento, lo que normalmente se traduce en parada y limpieza del equipo. Estas dos circunstancias son tan simples que no deberían enfatizarse, pero la mayoría de los problemas de un espesador son consecuencia de la omisión de estas reglas básicas. Si se permite la acumulación de sólidos en el espesador sin tomar ninguna medida correctiva, puede ocurrir alguna de las consecuencias siguientes: La pulpa comenzara a salir del tanque de rebose. El overflow puede resultar demasiado “espeso”. Se formara una isla en el espesador y la densidad del overflow, llegara a ser próxima a la de alimentación. El mecanismo de los rastrillos llegara a sobrecargarse y será parado por el control de accionamiento.

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14. Problemas y Soluciones de Espesamiento Un problema común en los espesadores, cuando no se ejerce un buen control es el de sobrecarga. El espesador esta sobrecargado cuando en el interior tiene un exceso de carga que dificulta el movimiento de los rastrillos. Esto ocurre cuando sale menos carga de la que ingresa. El aumento del torque puede ser resultado de un aumento de la cantidad de sólidos en la pulpa y en el fondo del tanque, y que puede venir acompañada por la subida del nivel de pulpa y aumento de la densidad de la descarga, necesitándose un gran esfuerzo de arrastre por los rastrillos. Si el aumento del torque esta asociado con un descenso de la densidad de descarga, puede ser efecto de la formación de una isla. La tendencia general cuando se opera un espesador, es disminuir el caudal de descarga si su densidad es baja, pero esto puede ser favorable para la consolidación de la isla. Cuando esto ocurre se observa un aumento del torque debido al rozamiento entre los sólidos (isla) y los brazos del mecanismo de rastras. El aumento del torque, con la baja de la densidad, suele ser un signo evidente de la formación de una isla. A continuación, viene el problema de como romper esta formación, antes que su dimensión llegue a un extremo que provoque la parada de los brazos por el torque excesivo. Si la isla se ha desarrollado al punto que el rendimiento del espesador se ve afectado, se debe parar la alimentación para dar paso a la desaparición de esa isla de sólidos. La adición de sólidos puede agravar el problema. Si lleva el dispositivo de elevación, la subida y bajada de los brazos periódicamente, puede hacer que la formación vaya desapareciendo o se deslice hacia la descarga. Hay que recordar, sin embargo, que subiendo los brazos se remueve la base de la isla y el peso excesivo de los sólidos deberá ser arrastrado sobre el fondo del espesador por lo menos temporalmente. Esta circunstancia hará subir el torque. Por lo tanto, esta operación solo será evaluada por el supervisor de turno. En casi la totalidad de los espesadores se utiliza floculantes para aumentar su rendimiento. Conforme se aumenta su dosificación, aumenta la viscosidad de la descarga. Existe un punto en el cual sólidos sedimentados pierden su fluidez y como consecuencia, los brazos no pueden conducirlos a la descarga. En cambio la masa viscosa o gelatinosa tiende a viajar delante de los brazos, creciendo progresivamente, y terminan depositándose sobre los mismos. Cuando esto sucede aquellos sólidos que deberían moverse hacia el centro del tanque serán bloqueados por la masa estacionaria. El tiempo de residencia adicional tiende a consolidar los sólidos en esta masa y hacerlos mas difíciles de mover. El resultado es la formación de una gran acumulación de sólidos que se desliza por el fondo del tanque y eventualmente cubren la estructura de los brazos. Una parada del espesador puede causar: 

Torcedura en el eje de los rastrillos.



Rotura de la corona.



Demora y baja de producción.

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En la operación de los espesadores se debe tener los siguientes cuidados: 

Conseguir un rebose limpio, evitando la agitación de la superficie.



Controlar el correcto funcionamiento del feed well.



Evitar sobrecargas, controlando la densidad de descarga.



Evitar que caigan elementos extraños.



Mantener una correcta dosificación de floculante..



Realizar los muestreos establecidos.

15. Velocidad de Sedimentación Velocidad con que las partículas de mineral se asientan en el fondo del espesador. Se ha logrado determinar una formula para hallar la velocidad de sedimentación de partículas finas:

V= gxd2 x (δ – ρ) 18 µ

Donde: g = gravedad = 980 cm/seg2 d = diámetro de la partícula, expresado en cm δ = densidad de la partícula mineral expresado en gr/cm3 ρ = densidad del fluido (agua) expresado en gr/cm3 µ = viscosidad expresada en centipoises

Ejemplo: Calcular la velocidad de sedimentación a la cual las partículas esféricas de sílice de 0,005 cm de diámetro caerán en agua en reposo.

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Datos: Densidad del cuarzo = 2,70 gr/ cm3 Densidad del agua

= 1,0 gr/ cm3

Viscosidad del agua = 0,0030 centipoises

Solución: Aplicamos: V= gxd2 x (δ – ρ) 18 µ De los datos: g = 980 cm/seg2 d = 0,005 cm. δ = 2,70 gr/cm3 ρ = 1 gr/ cm3 µ = 0,0030 centipoises Reemplazando estos datos en la formula:

V= 980 cm/seg.x(0,005)2xcm2 x (2,70 – 1)gr/ cm3 18 (0,003) centipoises V = 0,77 cm / seg Entonces decimos que en 1 segundo las partículas recorrerán 0,77 cm.

0,77 cm

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Unidad III Floculantes 1. Definición Son compuestos químicos cuya función es la de juntar las partículas minerales que se encuentran dispersas, formando grumos de minerales y por acción de la gravedad estos grumos descienden hacia el fondo de los tanques sedimentadores facilitando su posterior separación. Los floculantes acelera la velocidad de sedimentación de las partículas minerales

2. ¿Cómo actúan los floculantes en el espesamiento? MECANISMO DE FLOCULACION CUANDO LOS SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN, SE ENCUENTRA EN LOS TANQUES ESPESADORES, LAS PARTICULAS ESTAN DISPERSAS. POR ACCION DE LA GRAVEDAD SE VAN ASENTANDO DE MANERA RELATIVAMENTE LENTA.

ADICION DE LOS FLOCULANTES EN EL TANQUE ESPESADOR.

EL FLOCULANTE PROVOCA QUE LAS PARTICULAS QUE SE ENCONTRABAN DISPERSAS SE JUNTEN ALREDEDOR DEL FLOCULANTE.

AL JUNTARSE LAS PARTICULAS ADQUIEREN MAYOR PESO, POR ACCION DE LA GRAVEDAD CAEN AL FONDO DEL ESPESADOR, CON UNA VELOCIDAD MAYOR.

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Acción de los floculantes en una muestra de Laboratorio

3. Clasificación de los floculantes Los floculantes pueden clasificarse por su naturaleza (mineral u orgánica), su origen (sintético o natural) o el signo de su carga eléctrica (aniónico, cationico o no iónico). Entre los floculantes minerales están la sílice activada y los “agentes adsorbentes – ponderantes” (arcillas, carbonato calcico, carbón activo, tierra de diatomeas) y entre los orgánicos los denominados polielectrolitos. POLIMERO FLOCULANTE

4. Dosificación Por regla general dichos reactivos deben adicionarse como soluciones muy diluidas (0,1%) y en forma gradual, por etapas para evitar la formación de grandes coágulos. Por otra parte no deben contactar la pulpa en la tubería de succión de una bomba o previo a turbulencias que pueden destruir los floculos (se le conoce como floculos a los grumos que se forman por una acción de los floculantes) recién formados.

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Otra precaución necesaria es usarlos en dosificaciones mínimas no solamente por razones de costo, sino para: 

Impedir la formación de floculos difíciles de espesar a la alta densidad y de filtrar.



Evitar excedentes de floculantes en el agua, que eventualmente pueda retornar al circuito.

Debido a la importancia de su manejo se aconseja consultar a fabricantes e investigar su efecto en el laboratorio. Son ejemplos de floculantes: superfloc, Separan, etc. Podemos concluir que pueden realizarse dos tipos de sedimentación, la sedimentación natural o espontánea, sin el uso de ningún reactivo, o la sedimentación acelerada, cuando se usa los floculantes, que aumentan la velocidad de sedimentación ahorrando tiempo en el proceso.

a. Cálculos básicos de Dosificación Anteriormente habíamos dicho que por regla general los reactivos a adicionarse para la floculación debían ser soluciones muy diluidas (0,1%) y en forma gradual, por etapas para evitar la formación de grandes coágulos

Preparación de un floculante al 0,1% Preparación de un floculante al 0,1%

Pesar 0,1gr. De floculante y vaciarlo a un vaso de precipitado

En una probeta medir 100 ml, de agua

Mezclar el floculante con el agua

Así tendremos preparado el floculante en la dosis adecuada

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Unidad IV FILTRACION Definiciones Es la ultima etapa de la separación del solidó liquido

Va siempre después de la etapa de sedimentación y a su vez antes de la fundición.

Entonces su función es la de preparar el producto para su precipitación.

Podemos decir entonces que la filtración es la operación de quitar todo lo que queda de sólidos en suspensión, después del espesamiento.

La filtración es una operación, en que el medio filtrante permite el paso del fluido (agua), pero retiene las partículas sólidas.

El medio filtrante retiene y soporta a las partículas sólidas que van formando una torta porosa, sobre en la que se superponen estratos sucesivos, a medida que el liquido va a travesando la torta y el medio filtrante.

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La filtración es el proceso que separa sólidos de líquidos usando un medio poroso que retiene que retiene el solidó pero permite pasar el liquido. Las condiciones bajo las cuales se lleva a cabo la filtración son muchas y variadas, la selección del tipo de equipo más apropiado depende de un gran número de factores. En cualquier tipo de equipo que se use se forma gradualmente una torta de filtro sobre el medio poroso la resistencia al flujo aumenta progresivamente a través de toda la operación. Los factores que afectan la velocidad de filtración incluyen: a)

El aumento de presión y la caída del caudal en la cara posterior del medio filtrante.

b)

El área de la superficie de filtración.

c)

La viscosidad de lo filtrado.

d)

La resistencia de la torta de filtro.

e)

La resistencia del medio filtrante y de las capas iniciales de la torta.

1. El medio Filtrante Muchas veces la selección del medio filtrante es la consideración más importante que asegura la operación eficiente de un filtro. Generalmente su función es actuar como soporte de la torta del filtro, en tanto que las capas iniciales de la torta proporcionan el verdadero filtro. El medio filtrante se selecciona principalmente por su capacidad para retener los sólidos sin que se presente la obstrucción. El medio filtrante debe ser mecánicamente fuerte, resistente a la corrosión y ofrecer tan poca resistencia al flujo de filtrado como sea posible. Normalmente se usan los materiales relativamente gruesos y el filtrado claro no se obtiene hasta que las capas iniciales de la torta se formen recirculando el filtrado turbio inicial. Los medios filtrantes se fabrican de algodón, lana, lino, yute, nylon, seda, fibra de vidrio, carbón poroso, metales, rayón (seda artificial) y otros materiales sintéticos y variados tales como hule poroso. Las telas de algodón son el tipo más común de medio filtrante, principalmente por su bajo costo inicial y la existencia de una amplia variedad de tejidos.

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Medio Filtrante

Los filtros se clasifican de acuerdo con la naturaleza de la fuerza impulsora que provoca la filtración Es entonces que podemos considerar filtros al vació y filtros a presión continuos

TORTA = MINERAL FILTRADO 2. Pruebas de filtración Normalmente no es posible anticipar lo que se va a conseguir en la filtración con un producto sin probar, por lo tanto se realizan pruebas preliminares sobre algunas muestras representativas de la pulpa antes de diseñar la planta a gran escala. Generalmente también las pruebas se llevan a cabo sobre pulpas de las plantas existentes, para evaluar el efecto del cambio en las condiciones de operación, auxiliares de filtrado etc. El filtro de hoja consiste en una sección de medio filtrante industrial, que esta conectada a un recipiente de filtrado equipado con un indicador de vació que se conecta a una bomba de vació. Si el medio filtrante industrial es para un filtro de vació continuo, esta operación se debe simular en la prueba. El ciclo de filtrado se divide en tres secciones: formación de torta (captación), secado y descarga. Algunas veces la captación es seguida por un periodo de lavado y la torta además se somete a compresión durante el secado. Mientras dura el vació la hoja de prueba se sumerge para el periodo de captación de la pulpa agitada a ser probada. Entonces se saca la hoja y se mantiene con el tubo de

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drenaje hacia abajo por el tiempo necesario de secado. Luego la torta se extrae, pesa y seca. La capacidad diaria del filtro se determina entonces según el peso de la torta seca por unidad de área de la hoja de prueba, multiplicada por el número de ciclos diario y el área del filtro.

3. Filtros al Vació Se utilizan cuando es conveniente practicar una operación continua especialmente en los trabajos de gran escala. Existen dos tipos de filtro al vació:

Filtro a tambor Filtro de vació Filtro a discos 3.a Filtro a Tambor El tambor filtrante esta sumergido en la suspensión a tratar, la aplicación de vació al medio filtrante origina la formación de un deposito o torta sobre la superficie exterior del tambor conforme este va pasando en su giro por la suspensión. El tambor esta dividido en segmentos cada uno de los cuales va conectada a la válvula distribuidora y por la cual se aplica el vació. El filtro de tambor rotatorio, ver figura, es el tipo que mas se usa en la industria; se emplea sea o no necesario el lavado de la torta. El tambor se monta horizontalmente y esta parcialmente sumergido en la caja o artesa de filtro a la que se alimenta el lodo y los agitadores lo mantienen en suspensión. La periferia del tambor se divide en compartimientos, cada uno de los cuales tiene varias líneas de desagüe que pasan a través de la parte interna del tambor y terminan en un extremo como un anillo de salidas, cubierto por una válvula rotatoria a la que se le aplica el vació. El medio filtrante esta envuelto herméticamente alrededor de la superficie del tambor, que gira a baja velocidad entre 0.1 a 0.3 Rev./min., pero para materiales de libre filtración, hasta 3 Rev./min. A medida que gira el tambor, cada compartimiento efectúa el mismo ciclo de operaciones y la duración de cada uno se determina por la velocidad del tambor, la profundidad del hundimiento del tambor y la colocación de la válvula. El ciclo normal de operaciones consiste de filtración, secado y descarga, pero es posible introducir otras operaciones dentro del ciclo básico, tales como lavado de la torta y limpieza de la tela. Se usan varios métodos para descargar los sólidos desde el tambor, dependiendo del material que se este filtrando. La forma mas común es hacer uso de un soplo inverso de aire que eleva la torta

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de manera que se pueda sacar con una cuchilla, sin que esta haga contacto real con el medio filtrante. Otro método es la descarga por medio de cinta, donde la torta del filtro se forma sobre una banda transportadora abierta, cintas, que están en contacto con la tela del filtro en las zonas de filtración, lavado y secado. Un avance mas sobre este método es la banda de descarga, en el que el medio filtrante deja por si mismo el filtro y pasa sobre el rodillo exterior, antes de regresar del tambor. Este filtro tiene varias ventajas, entre las cuales esta la de poder manejar tortas mucho mas delgadas, con velocidades de filtración y drenaje consecuente mayores y por lo tanto mejores productos de lavado y secado. Al mismo tiempo, se pueden lavar ambos lados de la tela mediante chorros de agua antes de que regrese al tambor, reduciendo así la extensión de la obstrucción. Generalmente el lavado de la torta se realiza por medio de chorros de agua o aspersores que cubren un área regularmente limitada en la parte superior del tambor. La capacidad de la bomba de vació se determina por la cantidad de aire que succiona a través de la torta durante los periodos de lavado y secado cuando, en la mayoría de los casos, haya un flujo simultaneo de liquido y aire. El aire y el líquido se extraen separadamente. La barra barométrica debe estar cuando menos a 10 m de alto para impedir que el liquido sea succionado hacia el interior de la bomba de vació. Las variaciones en los filtros de tambor estándar para que se puedan manejar materiales gruesos de rápido asentamiento y de drenaje libre incluyen unidades de alimentación superior donde el material se distribuye a través del tambor, casi en el centro muerto superior y se descarga a 90 y 180 grados del punto de alimentación.

Filtro de vació a tambor

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3.b Filtro de Discos Funciona bajo el mismo principio que el tambor, pero su superficie filtrante esta dispuesta en discos en vez de la periférica del tambor. Los sectores individuales de los discos pueden cambiarse de modo independiente mientras que los restantes continúen trabajando. El principio de operación del filtro de discos, ver figura, es similar al de los filtros de tambor rotatorio. La torta de sólidos se forma sobre ambos lados de los discos circulares, los cuales están conectados a una flecha horizontal de la maquina. Los discos giran y elevan la torta por arriba del nivel del lodo dentro de la caja, después de lo cual la torta se seca por succión y luego se saca mediante un soplo de aire pulsatorio con ayuda de un raspador. Los discos están localizados a lo largo de la flecha a 30 cm. y consecuentemente en un pequeño espacio se acomoda una gran área de filtración. De este modo el costo por unidad de área es mas abajo que para los filtros de tambor, pero es casi imposible lavar la torta y el filtro de disco no es tan adaptable como un filtro de tambor.

Filtro de Discos

4. Funcionamiento del Filtro El eje central donde están instalados los discos (filtro de discos) gira continuamente muy lentamente a una velocidad mínima. En la parte inferior, la parte de los discos que esta sumergido dentro de la pulpa, la succión mediante la bomba al vació hace que el concentrado se pegue a la lona haciendo pasar el agua a través de ella (la lona) hacia los tubos de vació que se juntan todos en una válvula principal, absorbiendo una buena cantidad de agua.

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La cuchilla raspa la torta y la deja caer hasta la ruma de los concentrados. El agua que hemos succionado, debe regresar al espesador ya que aun hay en ella partículas valiosas, porque puede suceder que la lona con el uso tenga agujeros o que haya fugas en los tubos de vació.

Esquema de un Filtro de Discos a Presión

Cuidados en la operación de filtrado

La torta tiene que ser gruesa y seca; para ello hay que alimentar al filtro, con una pulpa espesada de densidad alta.

El agua succionada debe ser limpia con nada o pocos sólidos en suspensión. Se enturbia cuando hay huecos en el paño o lona o los tubos de vacíos están agujerados

Evitar que se plante el filtro; un filtro se planta cuando la pulpa que se alimenta al filtro es demasiado diluida o demasiada espesa.

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Debemos vigilar lo siguiente

La densidad del lodo que se alimenta

El nivel del lodo dentro del tanque

El espesor o grosor de la torta y humedad remanente

La línea de vació

Lona o paño filtrante

Lubricación y limpieza de las bombas de vació

Limpieza de la sección

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5. Filtros a Presión a. Definición Los filtros a presión producen, por lo general tortas con humedades inferiores a los filtros de vació. Su aplicación es muy efectiva para minerales lamosos cuya filtración al vació resulta en tortas con grados de humedad excesivamente elevados.

b. Tipos de Filtro a Presión



Filtro prensa: muy usado en operaciones industriales por su carácter muy compacto.

a) Filtro-prensa de cámara: dos módulos sucesivos forman una cámara donde se alimenta la suspensión. b) Filtro-prensa de placas y marcos: dos placas con un marco intermedio forman una cámara. La suspensión entra a la cámara. La torta se forma sobre el paño filtrante. El líquido filtrado sale por las ranura de las placas (bajo el paño filtrante). El filtro prensa es de operación discontinua (batch). Al llenarse las cámaras, se debe desmontar el equipo, retirar los sólidos, limpiar el paño filtrante, armar y comenzar un nuevo ciclo.

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6. Filtros Continuos

Velocidades de filtración superiores, hasta que se obstruya, el medio permeable. Compuesto principalmente por hojas verticales, recubiertas por dos tipos de telas sintéticas, utiliza ambas caras del tejido, de modo consecutivo. Los fabricantes han automatizado los filtros, haciéndolos mas modernos Ej. Los ciclos de llenado – secado – abrir - descargar - lavar tela - cerrar y llenar de nuevo etc.

7. Practica de Laboratorio de Espesamiento Se realizara con los siguientes objetivos: a. Que los participantes aprendan a preparar el floculante en las dosificaciones adecuadas. b. Diferenciar entre la velocidad que se logra mediante la sedimentación natural y sedimentación usando como ayuda floculantes c. Poner en práctica sus conocimientos y cálculos relacionados con densidad de pulpa, gravedad especifica, porcentaje de sólidos, volumen de pulpa dosificación de reactivos.

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7.1

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Equipos y Materiales 

Mineral preparado a -100m



Floculante.



Probetas de 1000 cc.



Balanza.



Cronometro



Picnómetro



Espátula



Piceta.



Bagueta.

7.2 Procedimiento Experimental Primera Parte: Sedimentación sin Floculante Determinamos la gravedad especifica del mineral, para el cual vamos a utilizar el método del picnómetro 1. Con el porcentaje de sólidos asignado encontraremos la cantidad de mineral que tenemos que pesar, para su uso (usar formula, ver ultima pagina) 2. En una probeta de 1 L, trasvasar el mineral y luego enrasar con agua hasta llegar a 1 L. 3. Agitaremos el sistema con una bagueta y con las manos. 4. Mediremos la altura de interfase inicial, después a partir de ese instante mediremos cada minuto y luego cada 2 minutos la altura que corresponda a la zona clarificada. 5. Mediremos la altura de interfase con una regla metálica milimetrada 6. Verificar que la muestra mineral este asentada, y que la parte superior se encuentre clarificado.

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PROGRAMA DE INDUCCION Segunda Parte: Sedimentación con Floculante

1. Repetir el procedimiento de la primera parte desde el punto (3) hasta el punto (4) 2. En ese instante le añadiremos el floculante de acuerdo a las dosis que el profesor indique 3. A partir de ese momento tomaremos el tiempo con el cronometro cada 30 segundos, luego cada minuto 4. Esperar que sedimente el mineral

Resultados 

Construir una tabla tiempo vs. distancia en cada prueba de sedimentación



Hacer una comparación entre la sedimentación sin y con floculante



Hallar la velocidad a los 5 minutos y a los 10 minutos en cada una de las pruebas.



¿Qué dificultades tuvo al realizar las pruebas?



¿Podríamos adicionar floculante limitadamente?

Formulas de Ayuda dp= Wpulpa Vpulpa 1 Dp= 1/Gs + 1 - x

W mineral X= Wpulpa

Donde: dp = densidad de pulpa Gs = Gravedad especifica del solidó x = Función fracción del porcentaje de sólidos Vpulpa = Volumen de pulpa Wpulpa = Peso de pulpa

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