091 Espesamiento

Universidad Técnica Federico Santa María

Espesamiento 30 de Mayo 2016

Actualidad

Espesamiento • • • • •

Separación por Medio Denso Proceso de Sedimentación Estimación de Velocidad Terminal Espesadores Tranques de Relaves

Separación por Medio Denso La separación por medio denso se basa en la diferencia en la fuerza de empuje que experimentan partículas con distinta densidad. E = Vp × ρ l × g

P = Vp × ρp × g F = (ρl - ρp ) × Vp × g

A escala de laboratorio se utilizan generalmente líquidos orgánicos de elevada densidad como: Líquido

Densidad

äTetrabromoetano

2.96

äYoduro de metilo

2.27

äPentacloroetano

1.16

äTetrabromuro de carbono

3.42

äBromuro de metilo

2.49

• A nivel industrial estos compuestos orgánicos no

se utilizan por su gran toxicidad, difícil manejo, corrosión causada a los equipos y su complicada regeneración.

• Por estos motivos se prefiere generar pulpas con minerales finamente molidos.

• De

esta forma la densidad del medio (pulpa) puede ser ajustada de tal forma que aumente la diferencia entre las fuerzas de empuje de las especies a separar.

•

Entre los más utilizados se encuentra la magnetita (5.18), galena (7.5), barita (4.5), entre otros.

•

Al escoger un mineral se debe considerar su eventual reacción con los minerales de interés o con los reactivos utilizados en otras etapas del proceso. Debe ser un mineral de bajo costo y de fácil recuperación mediante separaciones posteriores.

Etapas del Proceso de Separación por Medio Denso ä Clasificación del mineral: comprende eliminación de material muy fino.

la

ä Separación por medio denso: se obtienen los dos productos. ä Recuperación del medio: se tamizan las corrientes de salida para separar los productos del medio. ä Regeneración del medio: se ajusta la densidad del medio recuperado para reingresar al proceso.

Proceso de Sedimentación

Proceso de Sedimentación Velocidad de sedimentación.

Empuje = Vp × r l × g

v2 F arrastre = CD × AP × rl × 2

Peso= Vp × ρp × g

La velocidad terminal, o de sedimentación, se alcanza cuando las fuerzas que experimenta la partícula se encuentran en equilibrio

Fuerza de Arrastre 2

v F arrastre= CD × AP × rl × 2 CD = Coeficiente de arrastre AP = Área partícula ρl = densidad del liquido v = velocidad de la partícula

Relación entre CD y Re

V = velocidad!!

Relación entre CD y Re 3 ρl ×v2 d = ×CD × (ρ p - ρ l ) 4 CD = CD (RE )

RE

d = diámetro partícula

CD = Coeficiente de arrastre

dp × v × ρ l = μl

• No existe una única relación entre CD y Re, pues esta depende del valor que tome el número de Reynolds. • Se han encontrado cuatro zonas, cada una con su propia relación. Zona a b

Límite Re < 0.3 0.3 < Re < 500

CD 24 Re 24 Re × 1 + 0.15 × Re 0.687

c d

500 < Re < 2 × 10 5 2 × 10 5 < Re

0.44 0.10

(

)

Cd

100

1

0.01 0.01

1

100

Re

10000

1000000

Estimación Velocidad Terminal De las ecuaciones anteriores es posible determinar la velocidad terminal de una partícula en función de sus propiedades físicas y las del medio.

3 ρl ×v2 d = ×CD × (ρ p - ρ l ) 4 4 × d p × (ρ p - ρ l ) v = 3 × CD × ρl 2

• Si se considera el valor de CD para Re menor a 0.3, se obtiene la relación conocida como Ley de Stokes.

d × (ρ p - ρ l ) v = 18 × μ l 2 p

(Re < 0.3 à CD = 24/Re; μ = viscosidad)

Porque Re < 0.3

Espesadores • Su objetivo es concentrar los sólidos en suspensión mediante sedimentación por gravedad. • Los espesadores continuos se utilizan en aquellos procesos donde se requiere concentrar, eliminar o recuperar grandes cantidades de sólidos desde un pulpa.

Principales componentes de un espesador Pulpa Motor Rebalse

Alimentación Agua Rastra

Cono de descarga Sólidos

IMAGEN

Dimensionamiento de un Espesador • Método de Cloe y Clevenger – Se basa en el cálculo del área mínima necesaria para permitir la evacuación del flujo de agua

Agua evacuada

F × (D - Df ) A l × vl = 24 × r agua

= Agua alim. - Agua fondo

Ai = área interna espesador vi = velocidad del agua en los intersticios F = flujo de solidos secos D = relación liquido/solido en cualquier parte del espesador; Df = Dfinal à en la descarga ρ = densidad del agua

• Para determinar la velocidad del agua en los intersticios, se realiza una experiencia a nivel de laboratorio con una probeta llena con pulpa de alimentación.

• A medida que los sólidos comienzan a sedimentar se forman tres zonas claramente definidas

• Al graficar la altura de interfase Agua-pulpa, se observan tres etapas características de sedimentación.

Altura

Caída libre Tiempo crítico

Tiempo

Punto de compresión

• Para asegurar que en el espesador real se logre evacuar toda el agua, se determina el área máxima en función del porcentaje de sólido.

A esp Donde:

AT ( D - Df ) = = F 24 × ρ a × v

Aesp es el área del espesador por unidad de ton/h de sólidos en la alimentación (m2/tph)

Ejemplo • Considere la siguiente tabla resumen de una experiencia de sedimentación. % Sólidos 15 25 35 45 55 65

D 5.67 3.00 1.86 1.22 0.82 0.54

D-Df 5.13 2.46 1.32 0.68 0.28 0.00

Donde: DF=0.54 ρs=2.65

A esp =

v 0.982 0.518 0.247 0.095 0.061 0.055

(D-Df)/v 5.22 4.75 5.34 7.20 4.59

AT (D - Df ) = F 24 × ρ a × v

A 0.218 0.198 0.222 0.300 0.191

Velocidad vs % sólidos

Ejemplo • Considere la siguiente tabla resumen de una experiencia de sedimentación. % Sólidos 15 25 35 45 55 65

D 5.67 3.00 1.86 1.22 0.82 0.54

D-Df 5.13 2.46 1.32 0.68 0.28 0.00

Donde: DF=0.54 ρs=2.65

A esp =

v 0.982 0.518 0.247 0.095 0.061 0.055

(D-Df)/v 5.22 4.75 5.34 7.20 4.59

AT (D - Df ) = F 24 × ρ a × v

A 0.218 0.198 0.222 0.300 0.191

• Observe que el Aesp máxima se encuentra a un % de sólidos menor que el requerido en la descarga del equipo.

• Por lo tanto se necesita de un Aesp mínima de 0.3 (m2/ton/h) para superar la barrera de 45 % de sólidos, a cierta altura del espesador, y llegar así a los 65% de sólidos en la descarga del espesador

Dibujo esquemático

Tranque de Relaves

Tranques de Relaves

Colapsos de tranques

Mount Polley, Canada

Mount Polley, Canada

Ajka (Hungria) – poco antes del colapso

Caso El Soldado • Este es uno de los colapsos de relaves más emblemáticos de nuestro país. El domingo 28 de marzo, durante el terremoto de 1965, en la V región a pocos kilómetro de Calera, el tranque de relaves El Cobre, de la mina El Soldado, perteneciente a la compañía Disputada de Las Condes, cedió originando una avalancha de un líquido tóxico que sepultó al poblado minero “El Cobre” casi en su totalidad. Más de 200 personas murieron y cientos de kilómetros fueron contaminados con este relave minero. El relave no contaba con las mínimas normas de seguridad.

El Soldado (Anglo) – 2013

Análisis de causas del colapsos

Las mas recientes innovaciones en Espesamiento

• Relaves espesados • Relaves pasta • Relaves secos

High Rate Thickener

Relaves Secos – “Primero Mining” Mexico

La Coipa - Chile