CLASIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN HIDRAÚLICA.

Dos razones hay para que la separación de sólidos entre si, mediante un líquido, no se efectúe por simple sedimentación: la lentitud que, por lo general, acompaña a esta operación, y la dificultad de recoger separadamente las dos o más fracciones sedimentadas. Estas dificultades se tratan de evitar mediante los métodos de clasificación y concentración practicados con los fluidos en movimiento.

8.1. Clasificación hidráulica.

Supongamos en primer lugar que se trata de una sola sustancia y admitamos para mayor sencillez que no posee más que dos tamaños de grano, D1 y D2, ocurriendo que D1 < D2. Supongamos que este producto se va descargando continuamente en la parte superior de un cilindro vertical por el que circula una corriente de aire de abajo arriba, según indica la figura.

Es evidente que habrá una velocidad del aire con la que serán arrastradas las partículas más pequeñas pero no las grandes.

U1 = velocidad de sedimentación de las partículas pequeñas U2 = velocidad de sedimentación de las partículas grandes.

Si la velocidad del aire es inferior a U1, ambos tamaños caerán al fondo del cilindro y no

habrá separación; si la velocidad del aire es igual a Ul, las partículas pequeñas se mantendrán - teóricamente- en suspensión y las más grandes caerán al fondo; si la velocidad del aire es intermedia entre UI y U2, los granos finos salen arrastrados por la corriente por la parte superior, donde pueden recogerse aisladamente, mientras los gruesos caerán a la parte inferior; y si la velocidad del aire es igual a U2, los granos finos salen arrastrados, como antes, mientras los

gruesos podrían acumularse en el cuerpo cilíndrico, mantenidos en suspensión. Por último, si la velocidad del fluido supera a U2, todo el producto sale arrastrado por la parte superior; no hay

separación en este caso, y lo que se ha conseguido es un transporte neumático. Este medio de transporte se emplea en las industrias que manejan sustancias pulverulentas en cantidad, cual es la industria de cementos.

En el ejemplo de la figura se trata sólo de dos tamaños. Si fueran tres, al esquema de la figura habría de añadírsele un segundo cilindro vertical. La velocidad en el primer cilindro será tal que permita la caída de la fracción más gruesa, saliendo las otras dos arrastradas al segundo cilindro. Éste habría de tener una sección mayor que el precedente para que -sin variar el flujo de aire-la velocidad del gas fuera menor y permitiera la deposición de las partículas de tamaño intermedio y el arrastre de las finas. En general, para clasificar un material en N fracciones de distintos tamaños serán necesarios (N – 1) células clasificadoras.

8.2. Concentración hidráulica.

Cuando, como es muy frecuente, se trata de separar dos o más productos de distinta naturaleza, puede ocurrir que tengan tamaños iguales o distintos.

Supuesto que los tamaños fueran iguales, es fácil ver que la separación será siempre posible, pues u > u' .Para llevar a cabo la separación bastará que el fluido circule con una velocidad intermedia entre u y u'.

Pero el caso más real y general es que tengan que separarse dos o más sustancias con tamaños de grano no únicos, ya que si las fracciones que se someten a concentración han sido aisladas por tamizado, existirá siempre una gama de tamaños cuyos límites superior e inferior estarán determinados por las aberturas de los tamices que se utilizaron para el aislamiento.

Dependiendo de los casos, no siempre será posible la separación de estas sustancias, ya que habrá partículas de la sustancia ligera y de tamaño grande con una velocidad de sedimentación a otras partículas de la otra sustancia y con tamaño más ligero.

Las separaciones con fluidos en movimiento tienen ventaja sobre las que se efectúan en líquido quieto porque permiten trabajar con intervalos más amplios entre tamaños de partículas.

8.3. Aparatos utilizados en la separación hidráulica.

Aunque se suelen designar generalmente con el nombre de clasificadores, en realidad pueden efectuar operaciones de tales clasificadores o de concentradores. A continuación veremos los aparatos más característicos.

1. Las cajas clasificadoras, como la representada en la figura, están constituidas por un gran

recipiente dividido en varios compartimientos por tabiques que parten del fondo pero son de poca altura. La caja se alimenta de suspensión por la parte superior, penetrando aquélla horizontalmente y en forma continua. En los diversos compartimentos del fondo se recogen las partículas ordenadas según su tamaño y densidad.

2. Las cajas piramidales o spilzkasien, representadas esquemáticamente en la figura, consisten

en varias cajas de forma piramidal, como su nombre indica, de tamaños progresivamente crecientes, y que trabajan unidas en serie.

También aquí la corriente es horizontal, pasando la suspensión primero sobre la caja más pequeña, donde se depositarán las partículas más gruesas y más densas. Los restantes tamaños o materiales se separarán en cajas sucesivas, según sus características.

Los productos recogidos en cada caja se extraen continua o periódicamente por unos tubos de descarga doblemente acodados, que se pueden apreciar en la parte baja derecha de la figura de referencia. La desventaja principal de estos aparatos es que necesitan grandes cantidades de agua, tanto por el sistema de extracción de los sedimentos como por la necesidad de reponerla periódicamente en algunas instalaciones en las que se llega a formar un lodo o barrillo permanente que interfiere la marcha de la clasificación y que es antieconómico clarificar.

3. Separador de cono sencillo.-Consiste en un cono, generalmente de chapa, invertido (base

menor abajo) y con el eje vertical. La suspensión penetra por la parte superior; por la inferior se hace llegar una corriente de agua que arrastra los finos y permite la deposición de los gruesos. Cuando se emplean estos aparatos se disponen varios en serie para poder obtener una clasificación más neta del producto.

4. Separador de doble cono. Está representado en la figura y constituye un notable

perfeccionamiento de los aparatos de cono sencillo. La separación entre el cono superior y el inferior se puede variar a voluntad, elevando o bajando el primero mediante un husillo (no representado en la figura). De esta manera, al variar el espaciado entre ambos conos se puede graduar la velocidad de circulación del agua a su través y adaptar el aparato a muy diversas circunstancias sin variar la cantidad de agua puesta en juego. Como indica la figura, los finos se recogen por un canal lateral situado en la parte superior; los gruesos salen por la parte baja del sistema.

5: Reolavador.-Es un aparato muy utilizado por la industria carbonera para la clasificación del carbón bruto. Como indica la figura esquemática, trabaja este aparato en corriente descendente- ascendente. El cambio de dirección de la corriente (1800) también es favorable a la clasificación. Por la parte inferior, mediante un sin fin, p. ej., se recoge el producto clasificado en el fondo de la célula. Se suelen emplear varios aparatos en serie.

6. Clasificador Dorr: Está representado en la figura. La suspensión penetra por un canal situado

sobre el nivel del líquido. En el fondo inclinado de la artesa se depositan los sólidos a separar, los que son retirados por el movimiento de vaivén de un rastrillo que los hace ascender por el plano inclinado y los empuja hacia afuera (a la derecha, en la figura).

El rastrillo se acciona mediante un mecanismo de palancas combinadas de forma que cuando avanza el rastrillo (hacia la izquierda, en la figura) va levantado unos centímetros sobre el fondo inclinado, y al retroceder se desliza sobre éste para apurar la extracción del sedimento. Mediante un tornillo de tensión (parte superior derecha de la figura) se puede levantar el rastrillo de manera que al pararlo no quede bloqueado por los sólidos que se depositarían sobre él.

FLOTACIÓN