SISTEMAS SUBTERRANEOS PULPA DENSIFICADA jueves 07.docx

SISTEMAS SUBTERRANEOS PULPA DENSIFICADA La pasta es un fluido no Newtoniano, con alta concentración de sólidos. Se utiliza los relaves totales generados en la Planta Concentradora como componente principal. La pulpa de relaves pasa por dos procesos de separación solido liquido, para incrementar su contenido de sólidos. Se mezcla con cemento y escoria metalúrgica molida, para obtener una pasta con valores de resistencia a la compresión uniaxial, a un 2 pasta con valores de resistencia a la compresión uniaxial, a un determinado tiempo de curado. El transporte de pulpa densificada o en pasta depende variables.

principalmente de tres tipos

a) Variables reológica b) Variables geométricas c) Equipos de impulso

VARIABLES REOLÓGICAS Las variables reológicas que gobiernan el transporte son el Yield stress y la viscosidad plástica. Viscosidad: Este parámetro expresa la resistencia del material a fluir. Generalmente los relaves presentan un comportamiento plástico por lo que puede aplicarse la modelación de Binghan en donde la pendiente de la recta asociada corresponde a la viscosidad. Yield Stress: corresponde al esfuerzo requerido para que el material comience a fluir Las variables independientes que modifican el comportamiento reológico tales como; Granulometría, gravedad específica, pH, contenidos de arcillas entre otros.

VARIABLES GEOMÉTRICAS Las variables geométricas que se deben tener en consideración son las siguientes:  Tipos de tuberías  Materiales  Trazados

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Singularidades

TUBERIAS: De forma tradicional, la industria de la minería ha utilizado tuberías de pulpa minera, usando agua como líquido, para transportar desechos y relaves al lugar de depósito de desechos. Las operaciones de dragado también usan tuberías de pulpa minera. La arena, grava o suelo dragados de los ríos a menudo son bombeados con agua a través de una tubería de pulpa minera a una obra de construcción ubicada a varios kilómetros de distancia. Una tubería de pulpa minera lleva una mezcla de partículas sólidas y un líquido que generalmente es agua. Las partículas en la tubería de pulpa minera varían en tamaño, de 10 cm de diámetro a menos de 25 μm. Las tuberías de pulpa minera varían de tubos de

diámetro de 5 cm (2 plg) usados en sistemas de pozos recolectores de petróleo hasta tubos de 9 m (30 pies) de diámetro usados en redes de agua y alcantarillado de alto volumen. Cuando las partículas sólidas en el líquido de la tubería son pequeñas y de granulosidad fina, la mezcla se llama pulpa minera fina. Cuando hay partículas más grandes, la mezcla se llama pulpa minera gruesa. En general, cuando las tuberías son usadas para transportar pulpa minera gruesa, la velocidad de caudal en la tubería debe ser relativamente elevada para mantener suspendidos

a los sólidos, que son muy abrasivos para la tubería y la bomba, y el consumo de energía es elevado. Consecuentemente, el uso de una tubería de pulpa minera gruesa es económico solo en distancias relativamente cortas, generalmente de no más de unos pocos kilómetros . Las tuberías de pulpa minera transportan varios tipos de materiales: carbón, cobre, hierro, concentrados de fosfatos, piedra caliza, plomo, zinc, níquel, bauxita y arenas petrolíferas. La tubería de pulpa minera es también usada para transportar relaves de una planta de procesamiento de minerales, una vez que el mineral ha sido procesado, para el desecho de las rocas o arcillas restantes. La tubería de pulpa minerales la opción correcta para el transporte de líquidos corrosivos y abrasivos. La durabilidad, confiabilidad y bajo mantenimiento de las tuberías de polietileno reticulado las hacen ideales para el transporte de pulpas mineras de grano grueso y químicos.

TIPOS DE TUBERIAS: 

TUBERÍA DE LISA DE HDPE

Las propiedades y rendimientos de los sistemas de tuberías de HDPE, para entenderlo mejor, son determinados por las propiedades del mismo material. Como su nombre lo sugiere, el polietileno es hecho de la polimerización del etileno, generalmente con al adición de otra alfa-olefina como el propileno, butano o hexano. Para aplicaciones de tuberías, las resinas de polietileno son generalmente hechas de la combinación de cientos de esas unidades. Una variedad de catalizadores y procesos de polimerización existen comercialmente, que son usados para controlar el número de unidades de monómeros en la cadena del polímero, el tipo, frecuencia y distribución de las unidades de comonómeros, la cantidad y tipo de ramificaciones de la cadena principal del polímero, y la uniformidad relativa de la longitud de la cadena del polímero en la masa de la resina de polietileno. En mayor o menor medida, cada una de las variables puede influenciar en las propiedades de la resina de polietileno y determina su apropiada aplicación para sistemas de tuberías. Tres parámetros básicos del polietileno pueden ser usados para dar indicaciones generales sobre las propiedades de la resina y su adecuada aplicación en tuberías. Esas son: Densidad, peso molecular y distribución del peso molecular. La designación del material (por ejemplo PE-80), según la norma ISO 12162, tiene relación directa con el tipo de resina de acuerdo al nivel aplicable de resistencia mínima requerida (MRS). Ésta debe ser considerada en el diseño de tuberías de HDPE en servicio a largo plazo, mínimo 50 años y a 20ºC. Esta designación se especifica en la La tensión de diseño de la tubería, de acuerdo con la norma ISO 12162, se obtiene al aplicar un coeficiente de diseño C sobre el valor MRS del material. Características: Las tuberías HDPE poseen excelentes propiedades químicas, insolubles en todos los solventes orgánicos e inorgánicos. Sólo es atacado a la temperatura ambiente y en el transcurso del tiempo por oxidantes muy fuertes (H2SO4 concentrado, HNO3 concentrado y agua regia). Los halógenos en estado libre (cloro, bromo, etc.), a temperatura ambiente forman polietileno halogenado con desprendimiento de haluro de hidrógeno. La estructura del material no queda destruida, pero cambian las propiedades físicas y químicas. Elementos que no deben ser transportados en tuberías HDPE son: Tetracloruro de carbono, Bisulfito de carbono, Cloroformo, Flúor, Ozono, Trióxido de sulfuro, Cloruro de thyonil, Tolueno, XIleno, Tricloroetileno.

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TUBERÍA PEXGOL:

Las tuberías de polietileno reticulado (PEX) de PEXGOL™ son actualmente utilizadas en transporte de pulpa minera en todo el mundo. Se ha demostrado sistemáticamente que son más eficientes y confiables que las tuberías ordinarias debido a su suave interior, el cual evita las obstrucciones y acumulaciones en las paredes de la tubería de sustancias transportadas por las tuberías. La estructura molecular de las tuberías de polietileno reticulado (PEX) de PEXGOL™ evita la incrustación debido a que las sustancias sólidas no se adhieren a las paredes de la tubería de pulpa minera. La superficie suave de la tubería de pulpa minera PEXGOL™ reduce la pérdida de carga, de manera que la presión de bomba requerida es menor, ahorrando energía y costos por mantenimiento. Las tuberías de pulpa minera PEXGOL™ son producidas en longitudes extensas y continuas. Son enroscadas en barriles especiales y transportadas por trailers en tierra, o colocadas en contenedores para su transporte por mar. Las tuberías de pulpa minera son luego fácilmente desenroscadas y colocadas directamente en el piso. Considere que, mientras que las tuberías de acero de 15 cm (6 plg) son suministradas en barras de 6 m, las tuberías de pulpa minera PEXGOL™ de 160 mm pueden ser suministradas con longitudes de 600 m, dentro de carretes La industria de la minería usa las tuberías de pulpa minera PEXGOL para transportar concentrados de minerales desde una planta de procesamiento a un puerto. El concentrado del mineral es bombeado hacia una tubería de pulpa minera PEXGOL™ a través de largas distancias, hacia un puerto donde la mezcla será enviada para un futuro procesamiento. Al final de la tubería de pulpa minera, las sustancias materiales son separadas de la pulpa minera en un filtro prensa para retirar el agua. Luego el agua es procesada en un proceso de tratamiento de residuos antes de ser desechada o devuelta a la mina. La tubería de pulpa minera PEXGOL™ ofrece una clara ventaja económica frente al transporte por ferrocarril, particularmente cuando las minas están en áreas extremadamente remotas, y también asegura una perturbación de ruido mucho menor. Las tuberías son diseñadas para resistir la abrasión de los sólidos transportados así como la corrosión del suelo. Algunas de estas tuberías de pulpa minera están revestidas con PEXGOL™ o polietileno de alta densidad (PEAD). Flexibles y fuertes, las tuberías de pulpa minera PEXGOL™ tienen una mayor resistencia a la abrasión que las tuberías regulares de metal o polietileno, como resultado de la estructura única de polietileno reticulado. La habilidad de la tubería de pulpa minera PEXGOL™ de absorber la energía cinética de las partículas duras dentro de la pulpa, junto a su resistencia a la deformación, hacen de estas tuberías conductos extraordinarios resistentes a la abrasión.

EQUIPOS DE IMPULSIÓN

Para este tipo de transporte es recomendable dos tipos de bombas.  Bombas centrifugas de impulsor helicoidal.  Las cuales son recomendadas para fluidos con Yield stress menores a 200 Pa con una restricción de altura de impulsión de 150 mcp (equivalente a 3 bombas en serie).  Bombas de desplazamiento positivo  Bombas de pistón  Bombas de pistón Diafragma

BOMBAS Las bombas son de gran importancia en el trasiego de fluidos, debido a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido hacia donde se desee transportar. Existe una infinidad de bombas las cuales tienen distintas funciones, todo depende del tipo de fluido de la temperatura a la cual se va a transportar y la presión que se soportará. Así surgen las bombas que fundamentalmente son máquinas de gran velocidad en comparación con las de movimiento alternativo, rotativas o de desplazamiento. Funciona a altas velocidades, acopladas directamente al motor de accionamiento, con lo que consigue que las pérdidas por transmisión sean mínimas. Una bomba o una máquina soplante centrífuga constan esencialmente de uno o más rodetes provistos de álabes, montados sobre un árbol giratorio y cerrado en el interior de una cámara de presión denominada cubierta

TIPOS DE BOMBA: BOMBA CENTRIFUGA:

DEFINICIÓN: Las Bombas centrífugas también llamadas Rotodinámicas, son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor. Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Es aquella máquina que incrementa la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotante, aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola a energía potencial a consecuencia del cambio de sección transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene forma de voluta y/o difusor. CARACTERÍSTICAS: La característica principal de la bomba centrífuga es la de convertir la energía de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energía cinética) y después en energía de presión. Existen bombas centrifugas de una y varias etapas. En las bombas de una etapa se pueden alcanzar presiones de hasta 5 atm, en las de varias etapas se pueden alcanzar hasta 25 atm de presión, dependiendodel número de etapas. Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que contengan sólidos en suspensión, pero poco viscosos. Su caudal es constante y elevado, tienen bajo mantenimiento. Este tipo de bombas presentan un rendimiento elevado para un intervalo pequeño de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportan líquidos viscosos. Este tipo de bombas son las usadas en la industria química, siempre que no se manejen fluidos muy viscosos. Las bombas centrífugas de una etapa y monoblock, son ideales para movimientos de líquidos en general, con una profundidad máxima de aspiración de 7 m. ó 9 m.

BOMBAS

DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Las bombas de desplazamiento se suelen dividir en cuatro clases generales: 1) de potencia reciprocante, 2) de vapor 3) rotatorias y 4) sin pistones. Una bomba de potencia es una bomba reciprocante impulsada por una fuente de energía externa aplicada al cigüeñal de la bomba. una bomba de vapor es una bomba reciprocante y una máquina de vapor construidas como una sola unidad. la potencia para accionar la bomba la suministra la máquina de vapor. una bomba rotatoria es una bomba de desplazamiento positivo y consta de una carcasa fija en la cual están alojados engranes, excéntricas, tornillos, paletas, émbolos buzo o elementos similares, accionados por la rotación del árbol impulsor. Estas bombas se caracterizan por sus ajustadas holguras de funcionamiento y por la ausencia de válvulas de succión y de descarga. Frecuentemente, las bombas rotatorias sólo se lubrican con el fluido que se bombea. En las bombas sin pistones se utiliza la presión directa de aire, gas o vapor sobre el fluido que se bombea. Bombas de potencia reciprocantes Las bombas de potencia son máquinas de desplazamiento positivo que, a una velocidad constante entregan esencialmente la misma capacidad a cualquier presión dentro de la capacidad del impulsor y la resistencia mecánica de la bomba. La alta eficiencia inherente de estas bombas es casi independiente de la presión y la capacidad, y sólo es un poco más baja en una bomba pequeña que en una grande. Por ello, la bomba de potencia es de gran utilidad en donde se requieren alta presión y baja capacidad, donde su alta eficiencia compensa con creces su alto costo inicial. En algunas aplicaciones, la entrega constante con presión variable es una ventaja definida, ya que esta bomba de potencia también puede actuar como dispositivo dosificador. En algunas aplicaciones, esto crea un problema de control que debe resolverse si se varía la velocidad, se deriva a velocidad constante, o se carga y descarga la bomba en forma intermitente. Muchas bombas de potencia se disponen para poder cambiar con facilidad el tamaño del pistón o émbolo buzo, con lo cual se tiene una bomba adaptable para un considerable rango de presiones, en que la capacidad varía inversamente con la presión a una salida constante de potencia hidráulica. Las bombas de potencia se encuentran con dos, tres, cinco, siete y nueve émbolos y de acuerdo a esto se les llama dúplex. tríplex, quíntuplex, séptuplex y nónuplex respectivamente.

BOMBA HORIZONTAL DE PISTON. Bombas para presión muy alta. Conforme aumentan sustancial mente las presiones por arriba de 15 000 a 20 000 lb/pulg2 (104 a 138 MPa), hay que reducir de modo drástico la velocidad del pistón o émbolo a fin de obtener una duración aceptable de la empaquetadura y disminuir el número de inversiones de presión y esfuerzos cíclicos que favorecen las fallas por fatiga. Esto conduce a cargas y tamaños de émbolos que hacen imprácticas las bombas impulsadas por cigüeñal, debido al gran tamaño, alto par motor, baja velocidad y empuje lateral sobre las crucetas. El intensificador de simple acción se ha utilizado hace mucho tiempo para producir presiones altas en extremo con fines de investigación a escala de laboratorio. Con base en el principio del intensificador, se pueden impulsar bombas de dos y de cuatro émbolos mediante cilindros hidráulicos de aceite de doble acción para presiones de 10 000 a 200 000 lb/pulg2 (69 a 1380 MPa). En la figura 4 se presenta una sección a través de uno de los extremos de una bomba de este tipo con la construcción compound utilizada para presiones de más de 50000 lb/pulg2 (345 MPa). El cilindro impulsor o de baja presión es un cilindro hidráulico convencional de doble acción, con dimensiones para desarrollar el empuje deseado con una presión del aceite de no más de 2000 Ib/pulg2 (13.9 MPa). Se utilizan cuatro tamaños diferentes de cilindros de aceite para abarcar un rango de 15 a 100 hp (11 a 75 kW) y cada uno se ajusta a tamaños de émbolos y cilindros de fluido adecuados para cubrir el rango deseado de presiones, con las capacidades correspondientes. Se utilizan interruptores limitadores eléctricos y control de fluido para controlar las válvulas inversoras hidráulicas conectadas a los cilindros del aceite. La disposición en línea de estas bombas minimiza el empuje lateral, y los cilindros sencillos simétricos aseguran la distribución favorable del esfuerzo, tan importante con altas cargas de trabajo. El choque hidráulico queda eliminado casi por completo con la elevación controlada de presión que se puede lograr con la impulsión hidráulica, lo cual ayuda a tener mayor duración incluso con presiones muy altas. La carencia casi completa de efectos de inercia en la bomba de alta presión, hace que esta bomba sea muy sensible a los controles, y contribuya a la seguridad de la operación.

GEHO® ZPM La bomba GEHO® ZPM es una bomba de diafragma de pistón de alta presión, acción doble y uno o dos cilindros con cigüeñal. El excepcional diafragma GEHO® preformado separa el lodo bombeado de todas las partes móviles de la bomba. Esta

bomba es ideal para manejar lodos abrasivos y corrosivos en previsión de las altas presiones al costo total de propiedad menor posible. La alta eficiencia y la confiabilidad contribuyen enormemente con este objetivo. Weir Minerals Netherlands b.v. desarrolla y fabrica la línea de bombas ZPM.

BOMBA DE PRESION MUY ALTA Las bombas de potencia de capacidad variable se emplean en aplicaciones donde se requiere un gasto variable de fluido. El gasto variable se puede lograr 1) al variar la velocidad de la bomba; 2) al derivar la salida de la bomba de regreso hacia los sistemas de succión o, 3) al variar la longitud de la carrera de la bomba. Las velocidades de la bomba se pueden modificar con el uso de transmisiones de velocidad variable. En la figura se ilustra un sistema de descarga de válvula de succión sincronizada, utilizado en los sistemas hidráulicos del tipo acumulador. Este aparato mantiene abierta mecánicamente la válvula de succión durante la carrera de descarga de la bomba, lo cual evita que ésta genere suficiente presión como para abrir la válvula de descarga; por tanto, la salida de la bomba es cero. Un descargador de la válvula de succión permite que la bomba opere de modo continuo a una velocidad, iniciándose o deteniéndose el gasto según se requiera. El flujo no se puede variar ni estrangular con una válvula de succión descargada, sólo se puede iniciar o detener. En la figura se ilustra el extremo de potencia de una bomba de carrera variable. Ésta tiene un yugo ajustable que, cuando se mueve, hace variar la longitud de la carrera de la bomba. Ya que la salida de la bomba está relacionada directamente con la carrera de la bomba, se cambia el gasto siempre que varíe la carrera. Las bombas de carrera variable se pueden emplear para producir una gran variedad de gastos a una velocidad constante de la bomba.

Descargador de la válvula de succion.

Extremo de potencia de una bomba de carrera variable. Izq.) carrera 0 der.) carrera total Bombas para pastas aguadas Hay un gran interés en el empleo de bombas para transportar pastas aguadas por tuberías. En la situación actual del ramo, las bombas de potencia se usan como el medio más eficiente para bombear dichas pastas. Se bombean pastas aguadas de carbón, mineral de hierro y cobre de hasta 65% en peso a centenares de millas de distancia utilizando bombas de potencia. La tecnología para este bombeo es relativamente nueva y se ha mejorado con la experiencia. Ya se están estableciendo la nomenclatura y las normas para esta tecnología. Se utilizan bombas de potencia tanto vertical como horizontal de pistón para bombear diversas pastas aguadas. Cuando se emplean bombas de émbolo buzo para ese servicio, hay que modificar el prensaestopas y se necesita un sistema para lavar a chorro el émbolo a fin de evitar que la pasta aguada contamine la empaquetadura. La relación entre la razón de desgaste de las piezas respecto a las velocidades del fluido y a la abrasividad no ha sido establecida con firmeza y se debe determinar para cada pasta aguada que se bombee.

ESPESADORES DE PASTA RESUMEN Los espesadores son equipos de separación sólido-líquido en los que una suspensión de sólidos formando una pulpa, se alimenta a un tanque provisto de un mecanismo interno que mediante la acción de la gravedad permite concentrar los sólidos en el fondo y hace fluir el agua clarificada hacia la superficie para ser recogida en el rebose del tanque. Por lo general las partes que integran estos equipos de sedimentación en esencia son las mismas desde los primeros diseños, si bien los equipos más modernos presentan avances y nuevas tecnologías aplicadas principalmente a los componentes que integran el mecanismo interno, lo que proporciona un mayor rendimiento en su operación. Con el paso de los años, los espesadores de lodos han experimentado una gran reducción en el tamaño y en el diámetro requerido para una misma tasa de alimentación de sólidos. Así como se ha desarrollado una alta eficiencia de los floculantes de polímeros sintéticos, se ha conseguido una reducción en el tamaño y diámetro de los espesadores comparados con los primeros diseños convencionales que no usaban floculante; y donde los modernos espesadores maximizan su efectividad con el uso de diversos sistemas de alimentación.

Con el paso de los años los espesadores de lodos han experimentado una gran reducción en el tamaño y área de sedimentación requerida para igual caudal de alimentación de sólidos. La figura 1, muestra los diferentes equipos de espesado y las características principales de operación, destacando la progresión en la reducción de diámetro que han experimentado los espesadores, desde los de tipo “convencional” hasta los modernos diseños denominados de “alta capacidad”, ”alta densidad” y “cono profundo o de pasta”. Esta reducción de tamaño de los equipos de espesado ha sido posible a dos grandes avances acontecidos en los últimos años: por un lado el desarrollo de floculantes sintéticos de alto rendimiento y por otro el diseño de sistemas de alimentación de alta eficiencia para la alimentación del espesador. La mayoría de espesadores instalados en la industria minera desde hace años, especialmente desde 1990, han sido diseñados para operar con el empleo de floculantes poliméricos que mejoran el rendimiento del espesador y reducen sustancialmente el tamaño del equipo y por tanto la inversión de costes de capital. Los espesadores instalados hace más de 30 años pueden o no, haber sido diseñados para su uso con los modernos floculantes que existen actualmente en el mercado, pero la tendencia general hacia el incremento de capacidad de las operaciones, ha resultado en que estas unidades se han comenzado a operar con floculantes modernos y necesitan por tanto, de una reforma de su sistema de alimentación para aumentar su capacidad y adoptar las condiciones de operación óptimas de los nuevos floculantes. El coste del reactivo usado en la floculación, puede ser importante y en ocasiones representa un coste de operación alto. Por tanto, cualquier sistema que mejore la eficiencia del uso del floculante que contribuya a unos costes de operación menores para el proceso y la planta, deben de ser tenidos en cuenta por el operador. Una de las claves para producir pasta o espesado de estériles en un espesador es asegurar que el diseño de la campana de alimentación y del sistema de dilución,

si es necesario, del espesador proporcione las condiciones adecuadas de floculación. Siguiendo la investigación y aplicación en esta área en los últimos años, uno de los fundamentos del diseño en en los modernos sistemas de espesado, requiere un control importante de la floculación y también manejar de forma correcta cómo las partículas sólidas y el floculante son puestas en contacto durante la alimentación del espesador. Tecnología de depositación de relaves en pasta TTD, requiere de altos niveles de espesamiento. Para esto se requiere equipos de espesados capaces de cumplir con las concentraciones de sólido a las cual se diseña el depósito (65%-75%) . Los equipos comúnmente utilizados son dos Espesadores de alta densidad o alta compresión (HCT o HD) Espesadores tipo pasta o cono profundo (Paste o Deep Cone)

ESPESADORES DE ALTA DENSIDAD Los espesadores convencionales, de alta capacidad de densidad, ultrasep y también espesadores de pasta pueden ser aplicados a una variedad de materiales en un numero de industrias diferentes. ESPESADOR HDT

Los espesadores HDT de alta densidad en el hundido, se comenzaron a desarrollar para ir sustituyendo a los espesadores convencionales y de alta capacidad en el tratamiento de los estériles mineros, a medida que las necesidades de tratamiento crecían con los grandes yacimientos puestos en operación en los últimos años. Su aplicación surge con la necesidad de eliminar una mayor cantidad de agua en las pulpas de estériles con grandes

ratios de alimentación de sólidos en forma de pulpa. Por tanto, era necesario desarrollar un equipo que alcanzara mayores tasas de sólidos en el hundido capaz de tratar grandes tonelajes pero sin un coste de inversión excesivo. Al desarrollarse los espesadores HDT con sistemas de alimentación más eficientes, se comprobó que el equipo producía en el hundido unos lodos espesados con alta tensión de fluencia, que era la necesaria para facilitar la deposición de los estériles y a la vez, se recuperaba una mayor cantidad de agua que con otros sistemas convencionales y de alta capacidad. Estos espesadores no llegan a alcanzar una pasta en los lodos del hundido, como en el espesador de cono profundo, pero consiguen considerables concentraciones de sólidos en el hundido y una tensión de fluencia elevada, dando como resultado un fluido no-newtoniano. Hoy en día, para el tratamiento de estériles se usan ambos equipos, y la elección dependerá de los caudales de alimentación y las características necesarias en los lodos espesados para su deposición o tratamiento posterior.

Figura 5 - Espesador convencional y “HDT”

La caída libre del sólido se regula por la ley de Stokes y su velocidad es proporcional a la diferencia de su densidad y la del líquido que le rodea y más significativamente al cuadrado del diámetro de la partícula. Cualquier acción que pudiera incrementar los parámetros anteriores, aumentará la sedimentación, y es por eso que los coagulantes y floculantes entraron a formar parte decisiva en el proceso de decantación y espesado: el uso de ciertas sustancias como goma, caliza, pegamento y otros agentes químicos tuvieron cierto éxito en los comienzos; pero en realidad, con la invención y desarrollo de los polielectrolitos sintéticos es cuando se producirá una nueva dimensión y avance en la práctica de la floculación. Los ratios de sedimentación podían ser incrementados por diez, veinte o más veces, y por primera vez materiales de difícil decantación comienzan a poder ser sedimentados con cierta rapidez. Los usuarios de los equipos de sedimentación respondieron con el incremento de la producción en tanques de sedimentación convencionales con un margen

sustancial, generalmente de tres a cinco veces más grandes comparado con las prácticas de espesado anteriores a la primera mitad del siglo XX. La aceptación de la industria minera y metalúrgica de mecanismos de espesado mucho mayores y su funcionamiento efectivo con floculantes específicos, llevó a la investigación para sacar mayor provecho sobre el efecto y condiciones de utilización, circunstancia que ya se conocía en el laboratorio, pero que sólo a partir de los años 70 se puso en práctica con la introducción de los espesadores de “alta capacidad” (“High Capacity Thickener” = HCT, o también “High Rate Thickener” =HRT). En el desarrollo de estos equipos, primero se consideró la eficiencia y el uso económico de los floculantes. Las sobredosis de reactivos podrían alcanzar los resultados deseados pero en muchos casos resultaban muy costosos. En segundo lugar, con tiempos de retención cortos, la claridad del rebose podía sufrir una merma en su calidad y claridad, resultando en grandes pérdidas de material por el rebose. En tercer lugar, a la vista de que los flujos de alimentación son menos uniformes, y con cambios bruscos, era primordial diseñar un sistema de alimentación que regulara estas variaciones. Finalmente sería necesario un equilibrio razonable entre la capacidad del equipo y la densidad del hundido requerida.

Figura 6 - Características de espesadores convencional, HRT, HDT

No es hasta mediados de los años 50 cuando surge una nueva patente en Alemania, con el número 749,736 del año 1953 donde se muestra un equipo que mejora la separación sólido-líquido mediante la sedimentación, representado en la figura 8. Este equipo consiste en un espesador con una geometría similar al espesador de pasta actual, pero basado en los mismos principios que sus predecesores: mantener un lecho de lodos de gran profundidad. Es a principios de los años 60 cuando se comienza a estudiar en serio la posibilidad de realizar equipos que hoy pueden considerarse como el inicio de los espesadores de pasta actuales. Es en el Reino Unido, con la aplicación y la investigación en el National Coal Board, donde comienzan a instalarse espesadores de forma cónica con dimensionesde 4.2 metros de diámetro y 6 metros de profundidad, provistos de rasquetas internas, donde se conseguirán con estériles de carbón densidades del hundido de hasta el 55-65% de sólidos en peso y que son capaces de descargar el hundido sobre cinta transportadora.

Sin embargo en esta época, se reconocen los aspectos críticos que deben ser controlados en los espesadores de cono profundo y que afectan a los resultados de la operación, como son: una floculación efectiva, un sistema de alimentación de alto rendimiento, una mayor inclinación del fondo y un sistema eficaz de piquetas internas para liberar el líquido atrapado en el lecho de lodos sedimentado. Otro avance significativo en el desarrollo de los espesadores de cono profundo, fueron las investigaciones realizadas por la compañía de aluminio Alcan. Esta empresa desarrolló y patentó sus propios espesadores de cono profundo para sus procesos de espesado de alúmina. Sus investigaciones comenzaron en los años 70, en Jamaica y Canadá, con el objetivo de espesar los lodos rojos del proceso de tratamiento de la bauxita. En este caso el modelo sería un espesador de cono profundo igual a los espesadores de pasta actuales, con dimensiones de 10 metros de diámetro y 14 metros de altura lateral en la virola, que llevaba incorporada un mecanismo de rasquetas, y con el cual se obtenía un contenido en sólidos en el hundido del 30-21% en peso frente al 15-17% que se obtenía en los espesadores convencionales. En el año 1993, Alcan tenía en sus factorías de alúmina 30 equipos de espesadores de cono profundo operando en sus instalaciones. El espesador Alcan Deep Thickener fue introducido por EIMCO (ahora FLSmidth) en aplicaciones fuera del campo de la alúmina, en 1996 bajo licencia, siendo comercializado como espesador de Cono Profundo Eimco. El equipo estándar tiene rasquetas interiores y el ratio de altura/diámetro típico de 1 a 2 con un talud del cono inferior que varía entre 30º y 45º, y que varía

según sea la geometría del tanque y la naturaleza del lodo a tratar. Esta geometría le proporciona una alta compresión de la capa de lodo y un elevado lecho de lodos, consiguiendo así alcanzar la máxima concentración de sólidos en el hundido, llegando al denominado rango de “pasta”. La etapa de introducción del equipo para el tratamiento de estériles en las operaciones mineras, no resultó fácil en un primer momento por las desconfianza inicial de los clientes y operadores a adquirir un equipo que tenía un coste capital muy superior al de otros equipos de espesado (HCT/HRT, HDT), pero que sin embargo era capaz de proporcionar muchos beneficios en la operación del espesado de los estériles de planta y en la recuperación de las aguas de proceso. Sin embargo, hoy ha sido reconocido como una de las mejores tecnologías disponibles en esta área.

Figura 10 - Espesador de cono profundo Eimco y espesado en pasta APLICACIONES DEL ESPESADOR DE CONO PROFUNDO 

Algunas de las aplicaciones típicas para este tipo de equipos de espesado de alta densidad o espesado en pasta son:  El espesado de estériles para apilado en superficie o relleno de mina.  La decantacióncontracorriente.  La alimentación de pulpas a la sección de filtración.  La alimentación a autoclaves. En la figura 12 se muestra el diagrama de flujo de un espesador produciendo una pasta para su apilado en superficie. El espesador de pasta, recibe un flujo de alimentación de estériles y sedimenta los sólidos hasta conseguir una concentración del hundido que sea óptima para este tipo de depósitos. Las bombas centrífugas son las encargadas de evacuar los sólidos del hundido o la pasta del espesador. Sin embargo en ocasiones y debido a la viscosidad de la pasta obtenida, puede hacerse necesario la utilización de bombas de desplazamiento positivo, sobre todo en el caso que el destino final de los lodos sea a mayor distancia que 100 metros desde la base del espesador. En la balsa de lodos la pasta se distribuye de una determinada forma que depende de la orografía del terreno y de las condiciones de apilado requeridas.

Figura 12 - Flujo de un espesador de pasta para apilado en superficie.

En cuanto a las ventajas ambientales del apilado de estériles espesados de alta densidad comparado con las balsas u operaciones de espesadores convencionales, se Balsa de lodos convencional Depósitos de lodos espesados Volumen de Gran volumen con el 20-25% 1/6 parte del volumen almacenamiento sólidos convencional Agua en el Requiere presa de retención No requiere presa, sólo almacenamiento apilado Riesgo de rotura de la de Altoaguas riesgo Bajo o mínimo riesgo presa Ahorro de agua Contaminación de acuíferos Riesgo de licuefacción de los Uso del terreno tras el cierre de la en mina listan la tabla 3

No efectivo, gran pérdida por evaporación Severo

El agua se recupera en planta Bajo o nulo

Alto riesgo

Bajo Riesgo

Dificultad en la restauración del terreno

El drenaje de la superficie facilita la recuperación del terreno

Dentro del conjunto de equipos y tecnologías existentes para el espesado de estériles y lodos generados por las operaciones mineras, así como el estudio del diseño, mejoras y métodos empleados para la deposición de estos lodos y la recuperación del agua contenida en ellos, están ganando un creciente interés los espesadores de cono profundo para pasta y los espesadores de alta densidad en el hundido (HDT) debido al creciente interés del sector minero en la gestión y manejo de estos estériles y las necesidades crecientes de agua en las explotaciones mineras. Es reconocido que la reutilización del agua de proceso es esencial para la sostenibilidad de las explotaciones de acuerdo a las normativas y regulaciones locales y gubernamentales y también para la sostenibilidad económica y social de la operación. Las teorías y tecnologías que históricamente se han ido desarrollando para explicar el fenómeno del espesado de materiales y su evolución desde los primeros espesadores de finales del siglo XIX hasta llegar a los modernos espesadores de pasta es debido

fundamentalmente a los avances en la industria de los floculantes y en el desarrollo de sistemas de alimentación, dilución y mezcla con una alta eficiencia ESPEZADORES OUTOTEC.

Recuperar el agua y almacenar sus residuos de una manera moderna de seguridad. Outotec tiene la solución total para el medio ambiente de sonido final. Pega la tecnología es una forma moderna de ambientalmente amigables manejar y almacenar los relaves de varios procesos como concentradores de minas y otros procesos que crea relaves. Las ventajas de este proceso son múltiples y la tecnología ahora es reconocida Pegar es creado por relaves secados de manera significativa a un punto en que no segrega como depósito y producir agua de exudación mínima cuando se descarga. La viscosidad se regula de modo que la pasta se está formando una pila cónica, pero todavía está fluyendo. Beneficios se requerirá la huella más pequeña recuperación de agua más eficiente Eficiencia energética presas terraplén Límite necesaria, riesgos ambientales minimizadase ntonces, ¿cuál es la diferencia entre la disposición de relaves en pasta convencional y en pasta seca? Una laguna de relaves convencionales está diseñado para almacenar tanto el sólido y el agua de los relaves, donde segregan a los sólidos y se asientan y agua de proceso se almacenan y recuperan. Un área de relaves o eliminación de pasta espese está diseñado para almacenar el exceso de agua sólida y poco. La recuperación de agua de proceso se realiza en el espesante deposición previa. Debido a una mayor pendiente de la playa, la huella de la zona que se necesita es un medio tamaño en comparación con estanque de relaves convencionales. Alta viscosidad en relaves y menos agua en los resultados de la charca en terraplenes inferiores. El agua de proceso se recupera directamente en el desbordamiento del espesante. El material similar a una pasta se puede bombear a un área de disposición para una disposición final o como una alternativa ser mezclado con aglutinante y se usa para el relleno en la mina para estabilizar las fuera extraído rebajes (habitaciones). La recuperación directa de agua provendrá de la operación espesante y lata en muchos casos directamente ser reutilizados en las plantas concentradoras, lo que limita las necesidades de agua dulce. Esto es en muchas áreas geográficas a grandes limitaciones ya que el agua es un recurso escasoc omo los estanques de relaves con no segregando material de pasta son bastante estables y la baja cantidad de agua libre, el riesgo de rotura de la presa es significativa reducción. Solución de bombeo Presión (Pa) Desplazamiento de la bomba bomba de Casa Bomba centrífuga múltiple Bomba centrífuga Individual Caudal, Bombeo de flujo inferior del espesador Una parte crítica e importante de la planta de pasta / relaves espesados es el bombeo de flujo inferior para el transporte de material al depósito. Frecuencia convertido, servicio pesado, más rentable tipo de bomba eficaz y adecuada se seleccionan, sistema diseñados individualmente para solución optimizada. La primera opción para las plantas con tonelajes inferiores es la bomba de manguera, por su nivel de operación más amplia, alta posibilidad presión y sofocar operación. Para tonelajes más altos con la cabeza baja por lo general la voluntad bomba centrífuga convenga. Las bombas de desplazamiento se

incluyen cuando sea la bomba de manguera o la bomba centrífuga pueden lograr la altura necesaria. La Automatización Una planta bien trabajando hace altas demandas en el sistema de automatización. Outotec ofrece un diseño individual sistema de automatización, con instrumentos de alta calidad. El par de espesante, la densidad de flujo inferior y la turbidez del desbordamiento se supervisan continuamente. La dosificación de floculante se basa en la alimentación de tonelaje, que mantienen el consumo de floculante baja y al mismo tiempo asegura la función del espesante.