Separacin de slidosManejo de sl idos y l quidos

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slidos y

lquidos

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Separacin de slidos

1. Cribado y tamizado

2. Clasificacin

3. Separacin en medio denso

4. Concentracin gravimtrica

5. Separacin magntica

6. Flotacin

7. Separacin electrosttica

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1. Cribado y tamizado1.1. Introduccin Separacin basada en tamao de partculas, mediante una superficie perforada

uniformemente.

Partculas mas grandes que las aberturas de la superficie son retenidas (sobre-tamao), mientras que las mas pequeas son pasan (sub-tamao).

En ambos procesos es poco probable obtener una separacin completa

Cribado es un proceso continuo para escala industrial.

Tamizado es un proceso intermitente que se aplica para pruebas de laboratorio.

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1. Cribado y tamizado1.2. Tamizado a nivel de laboratorio Especificacin de tamao de partcula de acuerdo al promedio de la abertura que pasa y

retiene un material.

Tambin es usado para determinar eficiencia de equipos de cribado y anlisis de equipos detrituracin y molienda.

La mayora de tamices de laboratorio son mallas de alambre tejidas con aberturas cuadradas. Cada tela se monta en un armazn cilndrico que permite ensamblarse con otros tamices en

serie desde los tamaos mas grandes (parte superior) hasta los ms finos (parte inferior).

Una tapa parte en la parte superior y un colector en el fondo completan el sistema.

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1. Cribado y tamizado1.2. Tamizado a nivel de laboratorio El tamao de la partcula se obtiene de la media aritmtica de las aberturas de los dos tamices

que limitan la fraccin. Para partculas irregulares (casi todos los casos) este tamao es nominal.

Existen diferentes series de tamices para el tamizado de laboratorio que difieren por el tamaode las aberturas y el calibre de los alambres.

La designacin de los tamices depende de la malla o nmero de aberturas por pulgada lineal deltejido, siendo mas importante el tamao de la abertura.

Las principales series son: Serie US: Relacin de 2 Serie Internacional: Relacin de 2

Serie Tyler: Relacin de 2 Serie Britnica: variable

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1. Cribado y tamizado1.2. Tamizado a nivel de laboratorio Es necesario realizar sacudidas a los tamices con el fin de transmitir el movimiento a las

partculas para exponerlas repetidamente en las aberturas y minimiza la obstruccin porpartculas grandes.

Debido a la atraccin electrosttica o tensin superficial por cantidades de humedad laspartculas se adhieren entre si, disminuyendo la eficiencia del proceso. Se aconseja realizarprimero un Tamizado hmedo utilizando el agua que sea necesaria. Las fracciones obtenidassecan y se tamizan de nuevo.

Otra factor muy importante en este proceso es el tiempo de operacin. Existen ecuaciones paraun estimativo de este tiempo.

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado Generalmente se usan para tamaos de partcula mayores a 0.2 mm pues a tamaos menores

no es eficiente el proceso tpico. Con procesos modernos (superficies de cribado curvas) hasta50 m.

Tipos de cribas

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado La superficie de una criba es el medio que contiene las aberturas para el paso del material.

Debe ser suficientemente fuerte para soportar el peso del material y suficientemente flexiblepara ceder las fuerzas vibratorias aplicadas. Los tipos de superficie son:

A su vez, cada superficie se subdivide de acuerdo a su configuracin

Placa perforada Ms fuerte y rgida Ms duradera Separaciones gruesas Carga grande Diversos materiales

Tela o malla Amplia gama aberturas Alambre redondo o de

seccin cuadrada Trabajo liviano Cuidado importante en

bordes

Barras perfiladas Superficie superior lisa Poco taponamiento

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado Superficie de cribas De placa

Redondas escalonadas

Hexagonales escalonadas

Cuadradas alineadas

Cuadradas escalonadas

De ranura escalonada 1

De ranura escalonada 2

De ranuras alineadas

De barra perfilada

Redonda Triangular Iso De parrilla De patn Inclinada Barras sueltas

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado Superficie de cribas De malla: con dobleces ondulados

Parte superior plana Doble ondulacin Ondulacin alterna Doble corrugado

De malla: Aberturas

Cuadrados Rectangulares Tercer abertura alargada

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado Para evaluar el rendimiento de las cribas es necesario hablar de capacidad y eficiencia. Capacidad: cantidad de material que alimenta la criba por unidad de rea y tiempo. Eficiencia: relacin entre la cantidad real separada y la que se separa en proceso perfecto. Rendimiento de las cribas con material deseado en sub-tamao:

/ = %() Rendimiento de las cribas con material deseado en sobre-tamao:

/ = %()

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1. Cribado y tamizado1.3. Cribado Factores que afectan el cribado:

Factores del material Factores de la mquina

Densidad global Superficie de la criba

Forma de la curva de distribucin de tamaos

Vibracin

Forma de las partculas ngulo de inclinacin

Humedad de la superficie Mtodo de alimentacin de la criba

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2. Clasificacin2.1. Introduccin La clasificacin es el mtodo de separacin segn la rapidez de asentamiento en un fluido

(principalmente agua).

Los clasificadores producen dos productos, uno de ellos contiene las partculas de asentamientoms rpido (llamadas arenas, productos de descarga inferior o sobre-tamao) con poca agua;la otra corriente (denominada derrame o lamas) contiene las partculas de asentamiento mslento y el agua restante.

Este proceso se usa tpicamente para: Separacin fina entre

gruesas o finas. Concentracin de

pesadas.

Dividir distribucin detamaos para ampliasfracciones.

Controlar molienda.

Restringir distribucin depropiedades.

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2. Clasificacin2.2. Equipo Los clasificadores se caracterizan por el mtodo de descarga del producto arenoso y el

movimiento relativo agua/partcula.

Clasificadores mecnicos: uso de medios mecnicos para retirar producto arenoso. Clasificadores no mecnicos: descarga de arenas ayudada por fuerzas gravitacionales o

centrifugas.

Clasificadores de sedimentacin: el asentamiento de las arenas se lleva a cabo en un cuerpode agua fuera de la corriente de alimentacin.

Clasificadores hidrulicos (lecho fluidizado): la partcula se asienta contra corrienteascendente de agua.

Existen gran variedad de equipos, donde el ms aceptado es el hidrocicln.

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2. Clasificacin2.3. Rendimiento del clasificador El rendimiento se especifica definiendo la capacidad y el tamao de separacin. Los equipos cuentan con curvas de rendimiento de fraccin de partculas que van a la descarga

en funcin del tamao de dichas partculas.

1.0

0.0Tamao de partcula

F

r

a

c

c

i

n

m

a

s

a

a

l

a

d

e

s

c

a

r

g

a

0.5

Tamao de partcula

Real

d/d50

Corregida Reducida

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2. Clasificacin2.4. Clasificadores hidrociclnicos

Derrame

Descarga inferior (Arenas)

Alimento

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2. Clasificacin2.4. Clasificadores hidrociclnicos Existe amplia gama de informacin emprica para la descripcin de los hidrociclones. Para definir los patrones de flujo dentro del equipo se puede utilizar el numero de Reynolds,

flujo general, velocidad vertical, radias y tangencial del lquido.

El numero Re es difcil definir y existen dos: Rep (de partcula) Y Rec (del cicln). El caso de lapartcula se ha encontrado un asentamiento laminar, mientras que el rgimen del cicln esturbulento.

El flujo general hace referencia al espiral formado dentro del cicln, debido a la alimentacintangencial.

Las velocidades son importantes porque depende de las magnitudes alcanzadas, unapartcula puede ser llevada al derrame o a la descarga inferior

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2. Clasificacin2.4. Clasificadores hidrociclnicos Correlaciones del hidrociclnEs necesario analizar las variables involucradas en el proceso:

Variables de diseo Dimetro del cicln (Dc) Angulo de cono () Localizador del vrtice (D(-)) Dimetro de alimentacin (DI) Dimetro del pice (D(+))

Variables de operacin Cada de presin (P) Concentracin de slidos (R) Tamao, forma y densidad de los slidos Densidad y viscosidad del fluido Flujo volumtrico entrada (IV)

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2. Clasificacin2.4. Clasificadores hidrociclnicos Correlaciones del hidrocicln

Correlaciones para d50

Correlaciones para la cada de presin

Correlaciones para la divisin de corriente

18

3 10 . . . 3 0.38

1 tan

2

//2

=

1 = 1.3 10

.., . . .

.

, = 34.3 .

. .., / . .

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2. Clasificacin2.4. Clasificadores hidrociclnicos Mritos relativos del hidrocicln

Ventajas Sencillo: carencia de partes mviles Tamao reducido Bajo costo Tiempos de residencia cortos Puede ser usado en suspensiones de

alta viscosidad.

Desventajas Falta de precisin de separacin Cantidad de material que no se clasifica Material deseado en derrama y viceversa Tamao mnimo de partcula de 2m (a

menores es MUY ineficiente) Rendimiento continuo requiere de

alimentacin continua Problemas de erosin.

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3. Separacin en medio denso 3.1. Introduccin Se usa en la concentracin de diferentes minerales (ej. Depuracin del carbn mineral). Aplicacin restringida a minerales en los que la ganga se libera a valores altos de tamao. Proceso relacionado con la concentracin por gravedad, que se basan en la diferencia de

densidad de los minerales, pero en este caso es en un medio denso (solucin salina osuspensin de slidos).

Este proceso se conoce tambin como separacin en medio pesado y separacin por flotacin-hundimiento.

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3. Separacin en medio denso 3.2. Equipo y aplicaciones La idea final del proceso es obtener dos productos: el flotado (minerales de densidad baja) y el

sumergido o deprimido (minerales de densidad alta).

A veces se obtiene un producto intermedio. De acuerdo al alimento se pueden disear equipos de gravedad o de bao esttico para

alimentacin gruesa y separadores centrfugos para alimentaciones ms finas.

El medio de separacin depende de la densidad deseada. Lo mas comn es la suspensin demagnetita fina (1250-2200 kg/m3), ferrosilicato fino (2900-3400 kg/m3), o su mezcla (2200-3400kg/m3).

Estos componentes son fsicamente estables, qumicamente inertes, fcilmente separables delos productos, fcilmente recuperables y forman fluidos de baja viscosidad.

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3. Separacin en medio denso 3.2. Equipo y aplicaciones Uno de los equipos ms usados son los separadores de gravedad en medio denso, donde el

alimento y el medio se llevan a un tanque. El material que flota se derrama o se recoge,mientras que el material que se hunde o deprime desciende al fondo para luego ser extrado.

Los separadores centrfugos en medio denso (usados para partculas ms finas) imprimenfuerza para lograr la separacin. Su diseo es similar a los hidrociclones.

Tambin se ha estudiado la fluidizacin neumtica donde se han logrado separaciones siemprey cuando la densidad efectiva del lecho est comprendida entre las de los dos componentesflotable y deprimible.

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3. Separacin en medio denso 3.3. Control y recuperacin del medio Dos variables que comnmente se controlan en este proceso son la densidad y la consistencia

del medio.

La densidad se puede controlar hasta +5 Kg/m3, lo suficiente para densidades de mineralescercanas, mientras que la consistencia se mide segn el asentamiento de las partculas quecomponen el medio.

Para la recuperacin eficiente y su posterior reciclado se recomienda: Cribar y lavar la alimentacin para eliminar finas Cribar los dos productos en dos etapas: la primera para recuperar el medio sin dilucin y la

segunda con agua agregada por aspersin para lavar las partculas del medio adheridas a losproductos.

El medio diluido se concentra posteriormente por concentracin magntica.

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4. Concentracin gravimtrica4.1. Introduccin La concentracin por gravedad es el proceso tpicamente mas usado en la industria. Aunque no

es muy preciso en cuanto a tamaos de partculas, es de muy bajo costo.

El mtodo se vale de las diferencias de densidad de las partculas para llevar a cabo laseparacin.

Es necesario de un fluido para lograr la separacin, siendo el agua el mas utilizado. Al proceso es necesario imprimirle separacin entre partculas para lograr una acomodacin

dependiendo de las propiedades del materias, principalmente por oscilaciones, sacudidas o elmismo flujo de la mezcla.

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4. Concentracin gravimtrica4.2. Equipo a aplicaciones

AplicacionesUsosPrincipioTipo

Equipos gravimetra

De impulsoTamiz arriba y abajo

logra separacin por capas

Ms usado para limpieza de carbn

Adecuadas para tamaos de part.

Grandes (0.5-200m)

De superficie de

sacudimiento

Mesa sacudidora. Las sacudidas

logran la separacin

Para materiales pesados

Tamaos mas finos (0-75m) pero baja

capacidad

De pelculaMezcla fluye en descenso y se

separa

Concentrar arenas y concentrador

primarioPartculas semi-finas

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4. Concentracin gravimtrica4.3. Rendimiento Cada equipo posee un curva de rendimiento. Tambin depende del tamao de la partcula a

analizar.

La teora esta basada en procesos de carbn, puesto que esta separacin no se da conpartculas ms pesadas.

El hecho de que la eficiencia del proceso dependa del tamao de la partcula, indica que estetipo de separacin no aplica para separacin fina, es decir de tamaos muy parecidos.

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5. Separacin magntica5.1. Introduccin La susceptibilidad magntica es la propiedad que determina la respuesta de un material a un

campo magntico.

Paramagnticos: atrados por campo magnticos Diamagnticos: repelidos por campo magnticos Los materiales vigorosamente paramagnticos se les conoce como ferromagnticos.

Principalmente en la concentracin de minerales de hierro. Hoy en da se usa en diversos minerales y una gran gama de equipos.

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5. Separacin magntica5.2. Equipo y aplicaciones

Baja intensidad

Usados para materiales

ferromagnticos

Predomina uso de medio hmedo

Alta intensidad

Usados para materiales

paramagnticos

Predomina medio seco

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5. Separacin magntica5.2. Equipo y aplicaciones

Padecera de fierro

Se usa para proteger equipos usados en procesamiento de minerales

Depuracin en seco (separacin de gruesos)

Eliminacin de ganga para obtener magnetita

Separadores de baja intensidad

Los equipos mas comunes son en medio hmedo

Tambores rotativas que usan electroimanes o imanes permanentes para atraer partculas.

Separadores de alta intensidad

La separacin hmeda se suele usar una matriz ferromagntica donde se recolectan las partculas.

En seco se usan separadores inducidos para generar el campo magntico

Floculacin magntica

Para partculas ferromagnticas finas mediante imanes permanentes

Usada para concentracin de magnetita y depuracin de aguas de desecho (acero)

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5. Separacin magntica5.3. Principios y mecanismos de la separacin magntica Separacin fsica de partculas basada en la competencia entre:

Fuerzas magnticas Fuerzas gravitacionales, centrfugas, de friccin o de inercia Fuerzas de atraccin o repulsin interpartcula

Las fuerzas determinan adems el rendimiento del proceso

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5. Separacin magntica5.3. Principios y mecanismos de la separacin magntica

Campo magntico aplicado, A/m Campo magntico aplicado, A/m

I

n

t

e

n

s

i

d

a

d

d

e

m

a

g

n

e

t

i

z

a

c

i

n

,

A

/

m

Ferromagnticos

0

400Paramagnticos

Diamagnticos0

2.0 La pendiente de la curva es la susceptibilidad magntica(k)

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6. Flotacin6.1. Introduccin Este proceso a evolucionado notablemente desde su aparicin. Es el mtodo mas utilizado en la concentracin de minerales (en casi todos los materiales

sulfurosos, materiales metlicos y carbn mineral, entre otros).

Es considerado un proceso relativamente selectivo. Su mecanismo est basado en la qumica interfacial de las partculas en solucin.

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6. Flotacin6.2. Equipo de flotacin Bsicamente se dividen en dos: mecnicos y neumticos. Se pueden utilizar con un nico tanque o acomodacin de batera. Para que el proceso de flotacin tenga xito en la separacin es necesario analizar la parte

qumica (interaccin entre los reactivos y las partculas) y la parte mecnica (relacionando lascaractersticas de la mquina).

El propsito de los equipos es hacer que las partculas (llevadas a un estado hidrofbicomediante el uso de reactivos) se adhieran a las burbujas de aire hasta la superficie dondepueden ser removidas.

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6. Flotacin6.3. Factores fsicos de la flotacin

Temperatura de la pulpa:Influye sobre la adsorcin. Para cada mineral es necesario buscar la temperatura ptima mediante ensayosque verifiquen la mejora de flotacin.

Tamao de los granos de mineral:Las partculas de tamaos inferiores a 10mm ofrecen las siguientes desventajas:

Menor rendimiento, al disminuir la probabilidad de contacto, en la pulpa, con una burbuja,favorecindose, adems, la oxidacin.

Mayor consumo de reactivos. Aumenta la mojabilidad del mineral, al recubrirse de ganga, impidiendo la flotacin. Las partculas de mineral menores de 5mm deben flotarse agregando coagulantes (floculantes), que

provocan su aglomeracin

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6. Flotacin6.3. Factores fsicos de la flotacin Tamao de burbuja:

Deben cumplir con las siguientes condiciones:

Para un volumen determinado de aire, deber ste encontrarse lo ms finamente divididoen la pulpa. De manera de aumentar la probabilidad de contacto con las partculasminerales.

Las burbujas cargadas de mineral debern tener una densidad menor que la pulpa, parapoder flotar y formar la espuma.

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6. Flotacin6.3. Factores qumicos de la flotacin Adsorcin qumica Solubilidad de las sustancias: Es importante conocer la solubilidad de las sustancias

intervinientes en el proceso por la influencia que ejerce sobre las transformaciones superficialesde los minerales y las modificaciones que, las sales disueltas, pueden producir en los reactivos.

pH: El carcter cido o bsico de la pulpa tiene gran importancia pues de l depende elrendimiento de la flotacin.

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6. Flotacin6.3. Mquinas de Flotacin Cuba o cmara, recipiente donde se coloca la pulpa para su tratamiento Hlice, con la que se provoca la agitacin de las pulpa Entrada de aire, para producir el aireo del mineral a flotar Espumadera, para retirar la espuma formada durante la flotacin Entrada, para la pulpa a la cuba Salida, para el estril (parte de la pulpa no flotada)

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6. Flotacin6.3. Mquinas de Flotacin

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7. Separacin electrosttica 7.1. Introduccin Es aplicada como un proceso de concentracin slo a un pequeo nmero de minerales, sin

embargo, donde se aplica, es altamente exitosa. Es frecuente combinarla con separacingravimtrica y magntica para tratar minerales.

Los sistemas de separacin electrosttica contienen a lo menos cuatro componentes:1. Un mecanismo de carga y descarga.

2. Un campo elctrico externo.

3. Un sistema que regule la trayectoria de las partculas no elctricas.

4. Un sistema de coleccin para la alimentacin y productos.

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7. Separacin electrosttica 7.2. Mecanismos de la separacin electrosttica Tres mecanismos de cargado de partculas son usados en la separacin electrosttica:

Cargado por electrificacin por contacto y friccin Cargado por bombardeo de iones o electrones Cargado por induccin conductiva

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7. Separacin electrosttica 7.2. Mecanismos de la separacin electrosttica Cargado por bombardeo de iones o electrones

es el mecanismo ms frecuentemente usado separar partculas de dos especies de materialesdielctricos.

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7. Separacin electrosttica 7.2. Mecanismos de la separacin electrosttica

Cargado por induccin conductiva

Si una partcula se coloca sobre un conductor conectado a

tierra en la presencia de un campo elctrico, la partcula

desarrollar rpidamente una carga superficial por

induccin, la partcula conductora tendr una superficie

completamente equipotencial. La partcula no conductora

permanecer polarizada.

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Gracias!!Preguntas???

Fin

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CRIBAS

Dinmicas

Giratorias

Circular

Oscilantes

Horizontal

Cribadores rotatorios

Reciprocante Giratoria

Agitadores

Vertical

Vibratoria

Horizontal Inclinada De probabilidad

Transportadoras

Parrilla de rodillos

Banda transportadora

Estticas

De parrilla Superficie curvadaDe

probabilidad

Movimiento relativo

partcula/criba

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