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diseño de espesadores
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ESPESADORES/CLARIFICADORES
• ARELLANO FLORES CRISTIAN
• FRANQUINA FARFAN OSWALDO
• GONZALES SAMAME JAVIER
• GOMEZ VIZCARDO KEVIN
ESPESADORES /CLARIFICADORES
El empleo de estos equipos va a estar determinado por el tamaño de las partículas que van a tratar estos equipos y por el contenido de humedad del producto
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA
SEPARACION SOLIDO - LIQUIDO
• Tamaño de partícula y granulometría
• Concentración de solidos
• Forma de la partícula, densidad relativa y
características superficiales
• Viscosidad y densidad relativa del liquido
FUNCION DE UN ESPESADOR
• Su trabajo es mantener en movimiento las pulpas de concentrado y relave, asiéndolos más densos y espesos por la eliminación de cierto porcentaje de agua, el agua clara rebalsa por la parte superior por canales
ELIMINACION DE AGUA DE
CONCENTRADOS • En el espesamiento se comienza la eliminación de la mayor
cantidad de agua contenida en las espumas, aquí se incrementa la densidad de la pulpa.
• Con la filtración, procuramos quitar todo lo que se pueda del agua que ha quedado después del espesamiento, hasta obtener un producto de 8 a 10% agua.
PARTES PRINCIPALES
ZONAS DE SEDIMENTACION
VARIABLES OPERATIVAS
• Que la alimentación sea continua y en cantidad adecuada
• Que el rebose sea lo más limpio posible
• Que el producto espesado tenga la densidad fijada para enviar al filtro. Si la densidad es muy baja la filtración se realizar en forma deficiente y el espesador podría sobrecargarse
• No debe haber agitación violenta dentro del espesador; si hubiera se levanta parte del material que ya estaba sedimentado, hasta llegar a la superficie rebosando agua sucia conteniendo concentrados valiosos. La agitación violenta se produce debido al uso del aire dentro del tanque, por el cono, cuando este se obstruye. Y también por falta de cedazo en el recibidor de carga, para amortiguar la caída de la espuma alimentada
SOBRE CARGA EN EL ESPESADORES
• Se dice que un espesador esta sobrecargado
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.
Por atoros de tuberías, descarga o de la bomba
Mal funcionamiento de la bomba
Tipos de espesadores
• 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.
Reducción de tamaños debido a:
• Debido al desarrollo de floculantes sintéticos de alto rendimiento y
• Por el diseño de sistemas de alimentación de alta eficiencia para la alimentación del espesador.
• 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 proporcione las condiciones adecuadas de floculación.
Espesadores convencionales
• La práctica industrial de la concentración de sólidos por decantación y la producción de un rebose clarificado en el mismo equipo denominado “espesador”, data de 1907,
• Los elementos principales de un espesador son los motores y elementos de transmisión, el eje y los brazos giratorios. Estos últimos tienen como función el transportar los sólidos sedimentados al punto de descarga central y crear canales en el lodo para permitir la liberación de agua
• Son los tanques “Dorr”, cómo se conoce a los primeros espesadores convencionales utilizados en la industria minera.
• Esta operación resultaba extremadamente lenta, lo que motivaba que solo pudieran estar rellenados con un 95% de líquido clarificado, y una pequeña capa de sólidos decantados en el fondo, con un bajo contenido en sólidos en el hundido.
• Los tanques de los espesadores
se construyen de acero,
hormigón o una combinación de
ambos.
• En tanques menores de 21.4 m de
diámetro es más económico
fabricarlos completamente de
acero, tanto las paredes del
tanque como el fondo del mismo.
• El fondo del tanque, cuando es
de acero, se fabrica sin
pendiente por su coste en este
caso los brazos giratorios o
rastrillos tendrán cierta pendiente
hacia el centro del tanque para
facilitar el transporte del lodo
• Cuando las partículas
sedimentadas, debido a su
tamaño, son incapaces de crear
el lecho de lodo hay que recurrir a un fondo en pendiente
fabricado con hormigón con las
paredes del tanque o bien de
acero o bien de hormigón
Espesadores HCT / HRT
• normalmente presentan tubos de alimentación más grandes y profundos, además la alimentación suele introducirse en combinación con reactivos floculantes, consiguiendo bajar la superficie del espesador requerida para obtener una tonelada de sólido seco por día desde 0.5-0.9 m2, para un espesador convencional, a 0.3-0.6 m2.
• (“High Capacity Thickener” = HCT, o también “High Rate Thickener” =HRT)
• En los espesadores de Alta Capacidad se ha
trabajado en el diseño del tubo de alimentación
(feedwell) para que las partículas minerales sean
floculadas y cuidadosamente mezcladas y
posteriormente inyectadas de forma uniforme y
radial a la zona de sedimentación obstaculizad .
En resumen,
• EL desarrollo de los espesadores de “alta
capacidad” ha mostrado que con su
modo de operación y características se
obtienen importantes beneficios y se
optimiza el uso de floculante,
principalmente por los siguientes
factores:
• Se produce una mezcla rápida entre el
floculante y la pulpa.
• La adición por etapas del floculante se
debe realizar en al menos tres etapas.
• La introducción de los sólidos floculados
se hace en la parte superior del lecho de
lodos para una máxima floculación y
mejor claridad del rebose.
• En la zona de placas inclinadas y en la
parte superior de la entrada de la
alimentación se produce la ruptura de
las fluctuaciones que pudieran existir en
la alimentación.
• Suficiente volumen de compresión sobre
la entrada de la alimentación
proporciona mayor densidad del
hundido.
Los espesadores HDT
• Existen espesadores de alto ratio sin rastrillos que emplean tanques altos (deep tank) con el fondo muy inclinado formando un cono para obtener un lodo de alta densidad.
• Por lo tanto el objetivo de estos equipos será el obtener un hundido denso y un rebose perfectamente clarificado con el empleo de los floculantes.
• Un ejemplo de estos equipos es el espesador/clarificador E-CAT de Eimco Process Esta unidad ofrece un bajo tiempo de residencia de la pulpa dentro del tanque y requiere muy poco tiempo para alcanzar el nivel de operación (30 minutos) .
ESPESADORES DE CONO PROFUNDO
• consiste en tanques con forma
de cono invertido (figura 11.35)
que proporcionan un lodo final
con una elevada cantidad de
sólidos, 65-70 % de sólidos en
peso .
• Dispone de unos agitadores que
facilitan el espesamiento de la
pulpa. Es necesario el empleo de
floculantes que pueden ser
añadidos directamente al canal
de alimentación o bien
prepararse previamente en
tanques mezcladores. Se
construyen con diámetros de
cono comprendidos entre 3 y 3.7
m.
Las dimensiones características de un espesador son el diámetro y
la altura, calculándose generalmente el diámetro y el volumen.
El diámetro determina la capacidad de clarificación del decantador
y el volumen su capacidad de espesamiento.
El área del decantador dependerá de la velocidad de
sedimentación, es decir, de la velocidad de caida de las partículas
del sólido en el seno del fluido, la cual deberá ser mayor que la de
ascenso de los líquidos hacia el rebose.
Para el dimensionado de la superficie de un tanque espesador
convencional se puede manejar la fórmula dada por Coe y
Clevinger, que proporciona la relación entre la velocidad de
sedimentación de las partículas dentro de las diferentes zonas del
espesador y el área del tanque.
DIMENSIONAMIENTO DE
ESPESADORES
• A, es área del espesador, siendo la unidad de area el
pie cuadrado por tonelada corta de sólido seco en 24
horas (ft2/(sht·24h))
• F, es la dilución inicial, es decir el cociente entre el peso del líquido frente al peso del sólido en la muestra de pulpa ensayada
• D, es la dilución final del hundido, se obtiene mediante un ensayo de 19 horas de duración (underflow)
• R, es la velocidad de asentamiento (ft/h) • F, es la densidad del líquido o fluido,
normalmente será agua
Para el cálculo del área industrial, se multiplicará el mayor valor
de Ai por un coeficiente que varía entre 1.2 y 1.4, siendo tomado
normalmente el valor de 1.2.
La ecuación de Coe y Clevinger en unidades métricas viene dada por:
Con:
W, peso del sólido seco (t/h)
A, área de sedimentación (m2)
R, velocidad de sedimentación (m/h)
F, dilución a la entrada
D, dilución a la salida
• Una curva de sedimentación obtenida de
ensayos comprende diferentes zonas, las cuales
se indican en la figura siguiente:
Curva de sedimentación. Zonificación
• Este método hace uso de la ecuación de Kinch,
cuya expresión es:
Método de Talmage Fitch
• Co, concentración inicial (Kg/l)
• Ho, altura inicial de la interfase entre la zona de pulpa y la zona de
clarificación (cm).
• H, altura de la interfase entre la zona de pulpa y la zona de clarificación
para una concentración C cm
• C, concentración intermedia del lodo (Kg/l)
Curva para la obtención del valor H.
La expresión para el cálculo del área a través del método de Talmage
Fitch es la siguiente
A, área de sedimentación (m2/Kg/h)
W, peso de sólido seco (Kg/h)
tu, tiempo en alcanzar la concentración de salida (Cu), horas
Co, concentración inicial de sólidos en la pulpa (Kg/m3)
Ho, altura inicial (m)
Método de la bisectriz
Este método se recomienda cuando se desconoce el punto de compresión
del lodo (concentración C), el área de sedimentación obtenida estará
calculada por exceso.
Para el cálculo de tu se obtiene gráficamente a través de dos caminos
como muestran las siguientes figuras.
La primera figura se emplea cuando se persigue una concentración
final de espesamiento en el hundido, Cu, y la segunda figura se
empleará cuando no se pretende llegar a una concentración máxima sino
a una intermedia, C1.
CHOQUENET Francia
Metso Alemania
TORO EQUIPMENT España
Huber Technology Alemania
FLSmidth Dinamarca
Gebr. Bellmer Alemania
EUROPELEC Francia
EKOTON Polonia
Passavant Geiger España
ASTIM Turquía
Klein Technical Solutions Inglaterra
Evoqua USA
Marcas reconocidas en el mundo
Espesador de disco
Espesador de tambor
Espesador de bujia
Espesador de tornillo
Espesador de gravedad
Espesador de gravedad LT series
Consta de dos componentes: Un
estanque superior que contiene
placas lamelares inclinadas a 55° y un
estanque inferior cónico o cilíndrico
de lodos.
El material ingresa a través de las
cámaras verticales ubicadas a cada
lado de los paquetes lamelares,
luego la clarificación se produce por
encima de la entrada de la
suspensión para que el líquido
clarificado no se mezcle con la
alimentación entrante. Los sólidos se
asientan sobre las placas lamelares y
se deslizan bajando hasta el
estanque de sedimentos, donde
continúan espesándose y
comprimiéndose mediante un
sistema de cuñas.
PROYECTOS:
Mineral de hierro sueco, LKAB.
Proyecto Minero Las Bambas
(proyectado en 3 años).
Metso Minerals ha
diseñado un
sedimentador de placas
inclinadas para minimizar
el tamaño y el costo de
los equipos de
sedimentación
gravitacional.
Espesador de banda
DB
El diseño canal formado del
reactor de la alimentación
asegura el condicionamiento
óptimo y la distribución uniforme
del lodo sobre el ancho total de la
correa del filtro. La correa del filtro
es dirigida horizontalmente por
una impulsión y un rodillo tensor.
El lodo se alimenta suavemente
sobre la correa del filtro y es
transportado hacia el punto de la
descarga del lodo que viaja por la
correa del filtro lentamente. Las
multitudes del lodo es colocada
suavemente en la tela filtrante
que rota y el agua separada por
gravedad. La torta del lodo es
sacada por una lámina de
plástica montada en el rodillo
impulsor.
Espesador de arrastre central
El espesador de tracción o arrastre central tiene
como función, el espesamiento de fangos de
estaciones depuradoras de aguas residuales.
El efluente se dirige al centro del tanque, hacia un
cilindro tranquilizante, a partir del cual se difunde
uniformemente y sin turbulencia en la zona de
espesamiento. El sobrenadante se recupera por
un vertedero periférico.
El espesado se dirige al centro del tanque, por
medio de un sistema de barrido de fondo,
equipado de rasquetas suspendidas regulables.
La evacuación del espesamiento se realizan por
medio de un entramado (reja) vertical fijado al
eje de tracción.
PROYECTOS:
Planta Concentradora Victoria, Compañía
Minera Volcan, U.E.A. de Yauli
Planta de beneficio de San Nicolás,
Compañia Minera SHOUGANG HIERRO PERU
S.A.A.
Proyectos que usan espesadores Minera Chinalco Instalación de 5 espesadores de concentrado y 4 espesadores de relave. Los Espesadores de Relave son los espesadores del tipo High Compression empernados más grandes del mundo (43 m). La gestión del proyecto la realizó Outotec Perú. Otro aspecto importante de resaltar es que se está usando un sistema motriz SBD3506, uno de los más grandes y sofisticados del mundo.
Minera Yanacocha El circuito CCD consta de cinco 5 espesadores, 4 son de 32m High Rate, excepto la etapa 5°, donde se ha instalado un espesador High Compression a fin de maximizar la recuperación de líquido valioso, mediante una alto porcentaje de sólidos. Todos los espesadores son de diferentes alturas a fin de proporcionar la inclinación necesaria entre espesador y espesador para el transporte de “overflow” por gravedad de una etapa a otra.
Compañía Minera Milpo S.A.A. - ATACOCHA Desarrollar actividades de exploración y extracción de yacimientos mineros de su propiedad o arrendados para producir concentrados de plomo, zinc y cobre con una capacidad: 4,400 TMD. Tiene un Espesador 125´DIAMETRO (aprox. 38 m.) para relave de Zn.
International Consolidated Minerals (ICM) – Pachapaqui Ubicada en Aquia, en la región Áncash. La minera ha ubicado 52 millones de toneladas de recursos polimetálicos (zinc, cobre, plomo, plata y oro), se ha instalado un espesador 25´ diametro para concentrados de Zn.
Compañía Minera Suyamarca (Grupo Hochschild) Proyecto Minero inmaculada, El proyecto está ubicado en el Departamento de Ayacucho. Tiene minerales de oro y plata para una producción de 3500 TMD. La pulpa es descargada por gravedad al espesador de relaves. El underflow del espesador se descarga al tanque de relaves al 63% w/w de sólidos.
Conclusiones
• Mejores condiciones técnicas y económicas en la operación por reducción del espacio necesario.
• Si el período de retención aumenta; se produce una menor cantidad de líquido sobrenadante.
• La reducción de volumen reduce los costos de bombeo de lodo y la disposición final sobre el terreno o en el océano.
• Reduce los costos de condiciones químicos que deberán ser adjuntados previo al desaguado, debido a la mayor concentración de sólidos.
• Se puede eliminar el agua donde normalmente es más fácil, es decir, previo a la digestión o al desaguado.
• Ayuda con la Amortiguación de las fluctuaciones de flujo y concentración de lodo.
• Muchas veces reduce los costos generales de tratamiento, tal como en la grandeza física de las unidades, en la mano de obra y en el gasto de energía.
BIBLIOGRAFIA
• http://www.flsmidth.com/~/media/PDF%20Files/Grinding/Brochure%20Maag/
Spanish%20brochures/CompanyProfile_spanish.ashx
• http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/5561/mod_resource/content/1/Tema_1
1_-_Operaciones_de_Desaguado_Mecanico.pdf
• http://fing.uach.mx/licenciaturas/IG/MPracticas/2011/10/24/MPracticas_de_
MetalurgiaIII.pdf
• http://oa.upm.es/29987/1/INVE_MEM_2013_165763.pdf
