3._pulpas

BLOQUE I CAPTULO 3. PULPAS Emilio Andrea Blanco

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3.1. Introduccin Las pulpas son mezclas de slidos y lquidos en forma de suspensiones de tal forma que

sus caractersticas y comportamiento se pueden estudiar, en lo que a minera se refiere, co-mo un fluido homogneo. Es un fluido formado por la suspensin de uno o varios minerales en agua.

En la industria se obtienen pulpas con diferentes procesos, procedimientos y composicio-nes1, pero en minera, salvo excepciones puntuales (Ej.: uso de aceites para extraccin), se usa el agua por su disponibilidad, coste y caractersticas fsico-qumicas de densidad, esta-bilidad, etc.

Las pulpas se identifican industrialmente por parmetros como la densidad, viscosidad, capacidad abrasiva, etc.; pero el ms relevante es la densidad media de la pulpa y esta, bajo la consideracin de utilizar agua como fluido principal, tendr los mrgenes siguientes:

Densidad del lquido (agua): 1 kg/l (t/m3). Densidad de los slidos (minerales o rocas)2: entre 1,6 y 9. Densidad media de las pulpas: Intermedia entre la del agua y la del slido en suspensin,

est en el rango de 1,5 y 4,5 t/m3. Los lmites son 1 para el valor inferior y el correspondiente al mineral como lmite superior. Como ejemplo y para el caso del carbn se utilizan densidades de pulpa en el rango de

1,3 2,2 (Las menas minerales son ms densas que la ganga normalmente, pero en el caso del carbn, la pizarra, ganga, es ms densa que el carbn).

La densidad es una caracterstica intrnseca de los cuerpos homogneos, propia del cuer-po o fluido analizado, y es independiente de la cantidad.

El tamao de las partculas en suspensin es muy variable segn el proceso pero se pue-de dar la referencia en el entorno de las 150 m para el grano mximo y normalmente un ta-mao menor de 75 m.

Denominacin Frmula Densidad (kg/l)

Carnalita KMgCl3 1,6

Bauxita Roca terrosa 2,0 2,55

Salitre KNO3 2,1

Yeso CaSO4 2,3

Calcita CaCO3 2,72

Cuarzo SiO2 2,65

Talco Mg3Si4O10(OH)2 2,7 2,8

Dolomita CaMg(CO3)2 2,8 2,9

Ofita Roca 3,1

Magnesita MgCO3 3,0 3,2

Fluorita CaF2 3,2

Esfalerita ZnS 3,9 4,1

1 Industria conservera: Fruta fresca, una vez deshuesada y triturada. Industria azucarera: Residuo de la remolacha despus de extraer el jugo azucarado, y que sirve normalmente para piensos. 2 Algunos minerales tienen densidades de 14 o incluso 19 kg/l como es el caso de algunas menas de oro o platino.


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Blenda ZnS 4,0

Calcopirita CuFeS 4,1 4,3

Pirita FeS2 4,9 5,2

Magnetita Fe3O4 5,18

Galena PbS 7,4 7,6

Hierro Fe 7,3 7,9

Cinabrio HgS 8,0 8,2

Cobre Nativo 8,9

Platino Pt 19,0

Oro Au 19,3

Tabla 3.1. Valores de referencia3, densidades, de algunos minerales y rocas.

3.2. Utilizacin minera de las pulpas De gran importancia en los procesos mineralrgicos, se citan los procedimientos siguientes: Procesos mineralrgicos: Molienda en hmedo, clasificacin, concentracin gravimtri-

ca, flotacin, CMD4, etc. Transporte: En las instalaciones mineras entre procesos diferentes y como mtodo de

transporte (*). Almacenamiento: Tanques intermedios en procesos. Otras industrias: Siderurgia, metalurgia, alimentacin, tratamiento de residuos, depura-

cin de efluentes, etc. (*) Ref. Industria Minera; sep-1995.

Construccin del mayor carboducto del mundo en China. Custom Coal-EEUU y MRI-Austria, construi-rn un carboducto subterrneo de las caractersticas siguientes:

- Longitud: 800 Km - Coste: 890 M$ 720 M - Sustituye: Transporte por ferrocarril. - Capacidad: 15 Mt/ao - Caudal medio: 1.712 t/h 86 camiones/h de 20 t/Ud.

Dado la consideracin de que una pulpa no es una disolucin, sino una suspensin de slidos en lquidos, donde cada uno de los elementos est claramente diferenciado, hay que considerar el fenmeno del desplazamiento de los slidos dentro del lquido, especialmente cuando las turbulencias son bajas o no existen; fenmeno que produce acumulaciones pun-tuales de slidos y que pueden dificultar las operaciones de transporte o almacenamiento.

A este respecto en los tanques se deben disponer elementos de agitacin para mantener las caractersticas que interesen segn el proceso.

3 Manual de Mineraloga de Dana, Hurlber y Klein. Tecnologa de Procesamiento de Minerales, B.A.Wills. Gua de Minerales y Rocas. Annibale Mottana, y otros. Ed. Grijalbo. 1977. 4 CMD: Concentracin con medios densos.


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3.3. Elementos de las pulpas Se dan en el cuadro adjunto los componentes principales para una pulpa formada por un

lquido y un slido.

Elemento Volumen (l) Peso (kg)

Densidad (kg/l) (t/m3)

Caso particular V(pulpa) = 1; liq: agua

Pulpa V P d d = P

Lquido Vl Pl dl dl = 1; Vl = Pl

Slido Vs Ps ds ds = Ps / Vs

Tabla 3.2. Pulpas: Definicin de parmetros. Con las relaciones bsicas siguientes: P = V x d ; definicin de densidad. P = Pl + Ps ; conservacin de las masas en el proceso. V = Vl + Vs ; No existe interaccin fsica molecular ni huecos, mezcla homognea y contnua. Las relaciones bsicas particularizadas para el caso de V(pulpa) = 1 litro y elemento bsico

el agua son: P = d ; Pl = Vl ; 1 = Vl + Vs ; La densidad se obtiene pesando en el laboratorio un volumen de pulpa conocido o me-

diante el densmetro, equipo que se introducen en la pulpa y da directamente el valor.

3.4. Parmetros caractersticas de las pulpas. Definiciones Se definen los parmetros principales, sus expresiones en funcin de los elementos b-

sicos de las pulpas y las relaciones inmediatas, siguientes: Sp: Fraccin de slidos en peso, que corresponde al tanto por uno de slidos en la

pulpa y se formula por la relacin del peso de los slidos que contiene respecto al peso total de la pulpa (slido ms lquido).

Sp = Ps / P ; Sp = Ps / (Ps + Pl). La expresin anterior, particularizada para el caso V=1, se obtiene la relacin Ps = Sp.d,

y la cantidad total de slido para un volumen o caudal de pulpa dado por Q(m3/h) se obtiene por la expresin:

Ps (total en t/h) = QSpd

Tcnica: Ensayo para la obtencin del valor de Sp en el laboratorio El parmetro Sp se obtiene tomando una muestra de un volumen V conocido (V 1) y despus de pesada (obtener el valor de P), la muestra se introduce en una estufa a temperatura controlada. Me-diante evaporacin, a una temperatura de 104-105C, se obtiene un resto slido que da directa-mente Ps, y se calcula Sp = Ps / P. La temperatura no debe ser inferior a 101-102C, no se puede asegurar la evaporacin de la totali-dad del agua, ni superar los 105C, se pueden producir reacciones o prdidas del agua de constitu-cin de los minerales y rocas.

H: Humedad, que es la relacin del peso del lquido al peso total de la pulpa. Se for-mula por la relacin: H = Pl / P.


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Ambos parmetros cumplen la relacin bsica5: H

SP + H = 1

Sp

D: Dilucin, es la relacin entre el peso del lquido y el peso del slido. Se formula por la relacin: D = Pl / Ps.

Otra definicin para la dilucin, de uso menos generalizado en minera, es la dada por: D = 1.000Ps / V = 1.000Ps, gramos de soluto por litro de pulpa.6

Por sustitucin simple se obtiene la relacin directa D = (1 Sp)/Sp, y se observa en el grfico que la dependencia no es lineal.

Sv: Fraccin de slidos en volumen, que es la relacin entre el volumen ocupado por los slidos en suspensin en relacin con el volumen total de pulpa.

Sv = Vs / V; para V = 1, Sv = Vs, y se da la relacin: Sv = Sp (d / ds).

Por aplicacin directa de las definiciones anteriores se obtiene para el caudal msico transportado en forma de pulpa, la relacin siguiente:

Ps (t/periodo) = Q(m3(pulpa)/h)Spd (t/m3)T(h/periodo); (Q(caudal de pulpa) V).

3.5. Relacin entre parmetros y densidades; frmulas derivadas Aplicando a las definiciones anteriores las condiciones dadas por: - Volumen de pulpa, 1 litro. - Fluido utilizado agua, dl = 1.

Se obtienen las relaciones, entre otras, que se dan a continuacin y que son de uso ge-neralizado en los clculos para el trabajo con pulpas en minera.

Partimos de la definicin de densidad del slido dada por ds = Ps / Vs,

ds = Ps / Vs; sustituimos Ps por Spd; condicin V = 1 y

Vs por su relacin inmediata V Vl ds = Spd / (V Vl) = Spd / (1 Vl); hacemos Vl = Pl , por ser agua,

ds = Spd / (1 Pl); hacemos la sustitucin Pl = P Ps.

ds = Spd / (1 P + Ps);

5 Se verifica aplicando las definiciones directamente en la expresin. 6 En qumica se utiliza la definicin Dqumica=gr_soluto/L_disolvente.

D = PlPs=P PsPs

=PPs1 = 1Sp 1 =

1 SpSp = D


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Sustituimos nuevamente Ps por Spd; P por d, y se obtiene la relacin siguiente:

Spd ds = -------------------- ;

1 d + Spd Densidad del slido en funcin de la densidad de la pulpa y de la proporcin de slidos en peso. Unidades: Kg/l t/m3.

Reordenando trminos y despejando se obtienen las relaciones que se dan a continuacin: (d 1) ds

Sp = ---------- ----------- ; d (ds 1) Fraccin de slidos en peso en funcin de la

densidad de la pulpa y de la densidad del slido. Unidad: Parmetro adimensional.

ds d = ----------------------- ;

ds + Sp Spds Densidad de la pulpa en funcin de la densidad del slido y de la fraccin de slidos en peso.

d = 1 + Svds Sv Densidad de la pulpa en funcin de la densidad del slido y de la fraccin de slidos en volumen. Sv = Sp(d/ds).

Otras relaciones, por sustitucin en las anteriores, se dan a continuacin: Ps = Spd = {(d 1) / d} {ds / (ds 1) d = ds(d 1) / (ds 1)} = Ps Pl = P Ps = d ds(d 1) / (ds 1) Pl = (ds d ) / ds 1)

Vl = Pl = (ds d) / ds 1) Sv = Vs = 1 Vl = (d 1) / (ds 1) = Sv H = 1 Sp = 1 {(d 1) / d} {ds / (ds 1)} = (ds d) / {d(ds 1)} = H

3.6. Modificaciones de la densidad, frmula genrica y aplicaciones

Los procesos y tecnologas utilizadas en minera operan de forma ptima para diferentes parmetros de la pulpa, exigiendo la modificacin de las condiciones de la misma, y normal-mente el parmetro a modificar es la densidad, al cambiar los procesos tecnolgicos.

Como ejemplo se puede indicar que el rea de molienda exige densidades de pulpa ma-yores que la tcnica de flotacin siendo valores usados para molienda de Sp en el entorno del 40-0% y valores de Sp en flotacin del orden de 20 al 40%. Algunos procesos exigen mantener en el bao densidades precisas, ejemplo de la CMD, para producir cortes a densi-dades prefijadas. Con baos a 2,65 kg/l se consigue que los minerales con densidad menor floten en el bao y los ms pesados se hundan producindose una clasificacin.

La densidad de una pulpa se puede modificar actuando sobre los componentes, slido y lquido, y para ambos se puede aadir o extraer el componente elegido.

Se considera: X: Cantidad de agua que se modifica (kg l) / dm3 de pulpa. Y: Cantidad de slido (mineral), en kg / dm3 de pulpa, que se modifica. Se toma el convenio de signos: (+) aadir y () extraer; y se utilizan las definiciones ante-

riores para los parmetros y variables.


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Dada una pulpa de densidad d = P/V, se modifica, al variar sus componentes a una den-sidad d1; de forma general se verifica:

P + X + Y d1 = -------------------

V + X + Y/ds Haciendo las sustituciones para la unidad de pulpa, V = 1 y P = d, se obtiene la relacin:

(d + X + Y)ds d1 = --------------------- ; (1 + X)ds + Y

3.6.1. Aplicaciones particulares

Disminuir la densidad de la pulpa

a) Disminuir la densidad de la pulpa aadiendo agua; para este supuesto se tienen los valores (ejemplo de tecnologa: preparadores, tanques de mezcla):

X = a (litro de agua) / (litro de pulpa). Y = 0, no se modifican los slidos.

(d + a + 0)ds d d1 d1 = --------------------- ; a = ----------- ; (lagua / lpulpa)

(1 + a)ds + 0 d1 1

Se aade agua en algunos (muchos) de los procesos mineralrgicos por los siguientes motivos: Para poder eliminar las arcillas en forma de lodos. Las arcillas, generalmente, envuel-

ven los granos de roca y estn ms o menos adheridas a la superficie de los granos enmascarando sus propiedades.

Para conseguir clasificaciones finas o muy finas que, necesariamente, se tienen que hacer por equivalencia (isodroma) empleando un fluido (aire o agua) generalmente agua.

Porque determinados procesos, como la molienda, se producen con mejores rendi-mientos en forma de pulpa, siempre que el mineral admita esta forma, que no reac-cione o se degrade con el agua.

Porque el proceso de tratamiento posterior, generalmente concentracin (gravimtri-ca, flotacin, etc.), se realiza en hmedo.

b) Disminuir la densidad retirando slidos de la pulpa; para este supuesto se tienen los valores (ejemplo de tecnologa: espesadores o decantadores; recuperacin de la mag-netita del bao en CMD):

X = 0, no se aade agua. Y = b (kg de slido) / (litro de pulpa).

(d + 0 b)ds ds (d d1) d1 = --------------------- ; b = --------------- ; (kgslido / lpulpa)

(1 + 0)ds b ds d1


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Aumentar la densidad de la pulpa c) Aumentar la densidad de la pulpa retirando agua; para este supuesto se tienen los va-

lores (Ejemplo de tecnologa: espesadores o decantadores):

X = c (litro de agua) / (litro de pulpa). Y = 0, no se modifica los slidos.

(d + 0 c)ds d2 d d2 = --------------------- ; c = ----------- ; (lagua / lpulpa)

(1 c)ds + 0 d2 1

d) Aumentar la densidad aadiendo slidos a la pulpa; para este supuesto se tienen los valores (ejemplo de tecnologa: preparadores, tanques de mezcla, medios densos):

X = 0. Y = e (kg slido) / (litro de pulpa).

(d + 0 + e)ds ds ( d2 d) d2 = --------------------- ; e = ---------------- ; (kgslido / lpulpa)

(1 + 0)ds + e ds d2

Desde un punto de vista tecnolgico es ms sencillo aadir agua o slidos que eliminar alguno de estos componentes, esto ltimo necesita instalaciones o tecnologa ms com-pleja.

3.6.2. Mezcla de dos pulpas Dos pulpas de densidades d1 y d2 y con caudales Q1 y Q2 respectivamente, se mezclan

en un tanque homogenizador. Se obtiene una pulpa de un caudal Q y una densidad d a de-terminar. El caudal total es la suma de caudales y la densidad viene dada por la participa-cin proporcional en la mezcla mediante las expresiones siguientes7:

Q (m3/h) = Q1 + Q2 ;

d = d1Q1

Q1 +Q2+ d2

Q2Q1 +Q2

;(t /m3)

3.7. Grficos, ejercicios y ejemplos de utilizacin Se incluyen, a continuacin, dos grficos que representan la variacin de la densidad de

una pulpa segn el mineral, caracterizado por su densidad, y el parmetro Sp, fraccin en pe-so del mineral y el parmetro Sv, fraccin en volumen del mineral.

7 La verificacin es inmediata considerando volmenes y masas por unidad de tiempo, as para la pulpa 1 ser d1 = P1 / Q1; para la pulpa 2 es d2 = P2 / Q2, de donde la cantidad de slidos en suspensin es: P1 = d1Q1 y P2 = d2Q2 respectivamente. Aplicando la definicin de densidad a la nueva pulpa formada, suma de las anteriores, da: d = P / Q, d = (P1 + P2) / (Q1 + Q2), que sustituyendo: d = (d1Q1 + d2Q2) / (Q1 + Q2) que es la expresin indicada.


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3.8. Deshidratacin de pulpas / Separaciones slido lquido La separacin del slido y el lquido (agua normalmente en minera) que compone la pul-

pa es una tecnologa formalmente opuesta a la formacin de pulpas pero de mayor compleji-dad en tanto que la formacin es una simple mezcla por dosificacin adecuada de compo-nentes y remocin o agitacin hasta conseguir las caractersticas adecuadas de homogenei-dad y la deshidratacin exige un procedimiento tcnico de cierta complejidad.

Las tecnologas de separacin slido-lquido se pueden clasificar por el proceso tcnico uti-lizado y as se tienen los procesos de:

A) Sedimentacin, mediante tanques espesadores. B) Filtracin, con sistema de vaco (tambor, discos, bandas horizontales) o de presin (con-

tnuos o discontnuos). C) Secado trmico, mediante hornos giratorios horizontales. D) Otros sistemas, centrifugadoras, hidrociclones, agotadores vibratorios, etc.

A) Sedimentacin. Proceso que consiste en el empleo de grandes tanques, (tanques de-

cantadores) con circulacin lenta de la pulpa dentro del equipo y en la que se separa el slido por decantacin, va al fondo, y el lquido se obtiene en el rebose. Segn interese una pulpa ms concentrada se denomina tanque espesador y si el inters es un agua limpia se denomina tanque clarificador.

La tecnologa utiliza tanques (depsitos cilndricos) o conos y se utilizan floculantes o coa-gulantes para que las partculas formen, por aglomeracin, partculas de mayor tamao y su desplazamiento en el seno del agua sea ms rpido y favorezca la separacin.

Los tanques espesadores (decantadores y clarificadores) son normalmente depsitos ci-lndricos de dimetro elevado y su construccin, segn tamao, responde a dos mode-los constructivos segn la longitud del dimetro:


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a1) Con puente. Hasta dimetro de 35 - 40 m. a2) De columna central. Para dimetros mayores de 40 m y en este caso la traccin pue-

de ser mediante mecanismo radial giratorio o mediante traccin en los dos extremos del dimetro siendo el pilar central nicamente de apoyo y para distribucin de la pul-pa.

La velocidad de la estructura central (puente o rastrillos) es muy lenta, de unos 8 m/minuto (1,7 m/s) de velocidad perifrica. Las velocidades de decantacin son va-riables segn el fin deseado siendo este parmetro una variable importante en la definicin de las dimensiones del tanque, pueden considerarse rangos entre 1 cm/s y 0,02 cm/s (1 s/cm y 60 s/cm).

Figura 3.1. Zonas principales (diferenciadas) de un decantador.

a3) Otros diseos, decantador de lamelas. Incorporan modificaciones en el interior para au-mentar la capacidad en el mismo espacio ocupado. Ejemplo del decantador de lamelas, modelo que incorpora placas o lminas inclinadas de figuras geomtricas sencillas (for-ma cuadrada, hexagonal, octogonal, tipo chevrn, etc., con inclinaciones de unos 60) en su interior para aumentar la capacidad de sedimentacin en menos espacio y que susti-tuyen a los equipos convencionales (dinmicos o estticos).


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Equipo con lamelas, parcial o total segn la super-ficie ocupada por las lamelas L y detalle cons-tructivo de lamelas con forma hexagonal.

a4) Determinacin del dimetro necesario. Para la determinacin del dimetro se utili-

zan expresiones que funcin de la operacin a realizar y de las caractersticas de la pulpa y se pueden utilizar grficos que dan el dimetro del tanque de forma aproxi-mada.

En el grfico se obtiene el dimetro aproximado del tanque decantador necesario en m en funcin de la velocidad de decantacin (inversa de la velocidad) y del caudal necesario en el rebose, parmetro que es funcin de la humedad o dilucin deseada en la pulpa concentrada obtenido por la purga de fondo.

Expresiones de calculo para determinar el tamao del tanque necesario son del tipo indicado a continuacin. Utilizan variables ligadas con la pulpa y con el tipo de mi-neral que lo forma y son del tipo siguiente.


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Segn Coe y Clevenger, la relacin que da la superficie / tonelada / 24 horas en fun-cin de las diluciones y de las velocidades de sedimentacin8 es:

A = 1,33 (F D)R A: Superficie en pies cuadrados / tonelada de slido en 24 horas. F: Dilucin de la alimentacin. D: Dilucin de la salida inferior. R: Velocidad de sedimentacin en pies/hora. : Densidad de la pulpa de alimentacin (t/pie3).

Su equivalente en el S.I. de unidades y utilizando la notacin de los apuntes es:

SA: Superficie necesaria de sedimentacin en m2/t/h. Da: Dilucin de la alimentacin (fraccin de lquido respecto al slido disuelto Pl/Ps). DS: Dilucin de la salida inferior. Vlim: Velocidad de sedimentacin en cm/s, en el rgimen de Stokes, y con unidades

en el S.I.

: Densidad de la pulpa de alimentacin t/m3 (s: slido, f: fluido).

: Viscosidad.

d: Tamao medio de la partcula. g: Aceleracin debida a la gravedad.

Con las unidades anteriores la frmula queda:

Las modificaciones de diseo sobre el tanque decantador tipo, como los tanques de la-melas o los conos, utilizan expresiones particularizadas y en general dependiente de la informacin del fabricante.

8 Se conserva la notacin y unidades del original del texto.

Vlimcms

=

d2 g 18 (s f ) 100

SAm2t h

=

0,02 (Da Ds)Vlim pulpa


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a5) Cono decantador, la utilizacin de floculantes y las caractersticas de la pulpa permite la utilizacin de equipos ms contenidos en el tamao del dimetro tal como se mues-

tra en la figura siguiente que corresponde a un cono decan-tador de la firma NCB, que utili-za el canal de alimentacin pa-ra producir la mezcla del aglo-merante y la pulpa, que se des-carga en una cmara central.

La forma cnico introduce un sistema de funcionamiento dis-tinto del equipo de tal forma que se favorece el espesa-miento en el fondo y la mayor dilucin en la parte superior.

B) Filtracin. La pulpa, previamente tratada con sistemas para conseguir una dilucin lo

ms baja posible, se introduce en forma de torta en un equipo de filtrado giratorio que mediante presin externa (instalacin de sistemas de presin) y generacin de vaco (ins-

talacin de sistema de vaco), segn la tecnologa utilizada, extrae todo el agua posible. Estos equi-pos necesitan como tecnologa auxiliar una instalacin de aire a presin y un sistema de vaco.

Figura 3.2. Cono decantador de la NCB.

Figura 3.3. Esquema de instalacin de un filtro.


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C) Secado trmico. Se realiza mediante hornos rotatorios horizontales en los que se in-troduce la pulpa, ya con un nivel de humedad lo ms bajo posible, y mediante el aporte de energa se evapora los restos de humedad hasta el nivel que se considera admisi-ble en mercado.

D) Otros sistemas. Se utiliza la tecnologa minera de ciclones, (hidrociclones), agotadores vibratorios (cribas), clasificadores de racletas, etc., y en general todos aquellos sistemas y mecanismos que tienen capacidad de modificar la proporcin de agua y slido dentro de la pulpa por procesos normalmente mecnicos.

Estos procesos pueden ser anteriores a un proceso puro de deshidratacin por el princi-pio de que la tecnologa de tipo mecnica (ej.: cribas vibratorias agotadoras) son energ-ticamente ms econmicos y de instalacin menos compleja, y se reservan los mtodos puros de deshidratacin para las fases finales del proceso.

3.8.1. Parmetros para determinar (medir) la pulpa En los procesos de separacin slido lquido se utilizan preferentemente dos variables

de control relacionadas con la proporcin de agua y de slido. Inicialmente, se utiliza la dilucin cuando la cantidad de agua en la pulpa es un valor ele-

vado, y que est definida por la relacin del peso del agua con respecto al peso del slido: D (dilucin) = Peso del lquido / Peso del slido = Pliq / Psol = (1 Sp) / Sp.

En sucesivos escalones de eliminacin del agua de la pulpa la dilucin disminuye y cuan-do este valor es muy bajo se utiliza entonces la humedad que viene definida por la relacin del peso del lquido con respecto al peso de la pulpa:

H (humedad) = Peso del liquido / (Peso del lquido + Peso del slido). H = Pliq / (Pliq + Psol) = 1 Sp ; Sp: Fraccin de slidos en peso.

3.8.2. Floculantes y coagulantes En las tecnologas donde la separacin se efecta por desplazamiento de las partculas

dentro de la pulpa, adquiere relevancia el tamao de las partculas en el sentido de que par-tculas de mayor tamao se desplazan, normalmente, con mayor velocidad en el sentido descendente dentro de un tanque y este efecto facilita la decantacin. Las partculas de ta-mao pequeo como es el caso de los minerales en forma de pulpa se desplazan siguiendo la ley de Stockes (movimiento lento). Para facilitar el desplazamiento y disminuir el tiempo de decantacin9 se emplean floculantes y coagulante.

Las partculas dentro de un bao, en forma de pulpa, estn sometidas a dos tipos de fuerzas: a) Fuerzas de Van Der Waals. Fuerzas de atraccin que tienden a unir las partculas. b) Fuerzas de repulsin elctrica en la superficie de las partculas, que tienden a se-

parar las partculas. (Generalmente grupos con carga negativa (OH) para pH 4 y grupos con carga positiva +(OH3)+ para pH < 4).

La accin de estas fuerzas da lugar a una sedimentacin extremadamente lenta y muy poca compresin (Sp muy bajo).

9 Cuando el tiempo de decantacin disminuye se necesitan equipos de menor tamao.


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Para compensar este efecto se utilizan electrolitos (inorgnicos u orgnicos) con carga opuesta a la de las partculas que neutralizan las cargas de repulsin, y las fuerzas de Van Der Waals (atraccin) hacen que las partculas contacten y formen grupos con lo que la gra-vedad es mucho mayor (disminuye el efecto de resistencia dinmica por aumento de ta-mao) y se produce la sedimentacin.

Como coagulantes se utilizan Al+++, Ca++, Fe+++, SO4= . Los floculantes producen un efecto de adsorcin en la superficie de las partculas y, con-

siguientemente un puenteo entre varias partculas con lo que se produce igualmente un au-mento de la masa por unidad, aumento de la gravedad como en el caso de utilizacin de coagulantes.

Los floculantes son poli-electrolitos orgnicos de cadena larga (poliacrilamidas [CH2 CH C NH2 ]4. Pueden ser aninicos (+), catinicos () o no inicos.

En ambos caso, coagulantes o floculantes, las disoluciones son muy reducidas del 1 2 o/oo (por mil) y la dosificacin correcta es muy necesaria. Tanto el defecto de dosificacin (no produ-ce ningn efecto aglomerante y causo un gasto) como el exceso de dosificacin (que puede producir el efecto contrario al deseado, dispersin de las partculas) son efectos no deseados. Se suele dosificar en puntos del bao donde se asegure una distribucin en el seno de la pulpa y posteriormente se genera una zona tranquila, libre de agitacin, que facilita la decantacin.

Se puede utilizar la floculacin selectiva cuando se pretende eliminar o concentrar un de-terminado compuesto de los que forman la pulpa.

En la Figura 3.410 se muestra un equipo minero de depuracin de aguas de 25 m de di-metro, con columna central de apoyo y soporte de la turbina de mezcla. Tiene apoyo lateral del puente central. La campana que divide la zona de mezcla (zona inmediata al eje de la tur-bina) de la zona tranquila se soporta mediante tirantes a la estructura soporte diametral.

La figura representa un equipo decantadorfloculador, realiza ambas funciones. La zona

central dispone de una campana y una turbina de velocidad regulable que crea una succin y recirculacin dentro de la campana interna y produce una turbulencia y un efecto de suc-cin para garantizar una mezcla homognea entre el agua de entrada y el floculante. La zo-na exterior de la campana, zona tranquila, facilita la decantacin de los lodos y las rasquetas de fondo, en su giro, conducen los lodos hacia una arqueta situada en el fondo del decanta-dor donde pueden ser evacuados o bombeados a otras instalaciones.

El equipo trabaja para obtener una velocidad crtica prxima a 1 m/h (36 segundos/cm) de velocidad de decantacin de los lodos.

10 Corresponde al esquema de uno de los tanques de depuracin de aguas en Lignitos de Meirama, A Corua.

Figura 3.4. Equipo minero de depuracin de aguas.

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