Espesador

Según Ara Gabriel (2019) describe: “El espesador es un equipo que trabaja en forma continua, tiene un rastrillo que sirve para empujar lentamente, hacia la descarga

34 del underflow, las partículas asentadas en el fondo en forma de lodo espeso, con la finalidad de evacuarlo por la descarga (cono). El movimiento de los rastrillos evita que el lodo se asiente totalmente en el fondo, y sin este dispositivo mecánico el lodo se endurecería en el fondo del tanque”. (p, 29)

Sobre el mismo tema (Chia Aquije, 1984) manifiesta: “La sedimentación industrial de las suspensiones de sólidos en agua, se lleva acabo generalmente a través de un proceso continuo en tanques cilíndricos llamados espesadores; el cual tiene dos brazos mecánicos de rastrillaje del barro o carga espesada”. (pág. 57).

A. Tipo de Espesadores

En función al tratamiento de relaves en pasta tenemos.

a) Espesador de Alta Capacidad

Se desarrolló en 1975 impulsados por la introducción de floculantes aniónicos más potentes, alcanzando áreas unitarias de 3 a 5 ft2/t/día. La alta capacidad la define el tipo de floculante, dosificación y forma de alimentación del mismo.

Este tanque cuenta con un procedimiento especial de dosificación de floculante y un pozo de alimentación profundo. El espesado alcanza de 60 a 70 % de sólidos, requieren do por tal motivo un mecanismo más reforzado de rastras. Este espesador que maneja razones de 3 a 5 ft2_{/ton/día. Aunque existen}

diferentes modelos de espesadores que proporcionan una alta capacidad, dicha facultad no es función del tipo de espesador si no de la dosis de floculante como lo muestra la figura 9.

35 Figura 9: Comportamiento % sólidos vs la dosis de floculante en un espesador.

b) Espesador de cono profundo

Los sedimentadores de cono profundo fueron desarrollados en la produccion del carbón británico en los años 1960 a 1970. Con el paso del tiempo el espesador se combinó con las técnicas de floculación, produciéndose cambios en el sistema de alimentación, forma del tanque, rastras y sistema de descarga del underflow. Este espesador se destaca por la gran altura que puede alcanzar (varios metros), generando más altas las fuerzas de compresión que origina el aumento de los sólidos concentrados en la descarga. (Slotte, 2005).

El espesamiento se realiza huyendo de las reglas convencionales de dimensionamiento de espesadores y resultando en equipos con alturas superiores a sus diámetros. Tanto el elevado torque requerido para el mecanismo como el sistema interno de rastra, se evalúa a través de pruebas piloto de descarga, sin los cuales resulta prácticamente improbable determinar el comportamiento de los equipos industriales.

El espesamiento en sólidos de las pulpas resulta con una elevada tensión necesaria para que se eleve exponencialmente a partir de un determinado

36 porcentaje de sólidos, esto convertido en valores de tensión de flujo superiores a 80 Pa (Araujo, 2003).

En los equipos de separación sólido / líquido, se ha observado una notable sinergia entre floculantes de alto peso molecular y la elevada velocidad de espesamiento. Últimamente se han desarrollo el aumento de la altura de los espesadores, haciendo uso de la compresibilidad natural de las pulpas altamente floculadas para producir así "Underflow" grueso, en muchas situaciones conveniente para la disposición directa. En esto favorece la forma cónica de la descarga que facilita el movimiento de pasta, cuyo ángulo vario de 10 a 60°. Según Stephen (2005), los espesadores de pasta mineral se vuelven atractivos por permitir una elevada recuperación de agua en un solo equipo.

B. Funcionamiento del Espesador

(Ros Moreno, 2014), Afirma “El espesador es un equipo de función limitada. Si se desea obtener el objetivo esperado, se debe operar y controlar dentro unos límites específicos. Normalmente se debe evitar tamaños sólidos gruesos entre 20 a 65 mallas” (pág. 69).

De acuerdo a Coe H.S. y Clevenger G.H. (1916), se clasifican cuatro zonas en un espesador convencional continuo, ver figura 10.

Zona I. Denominado zona del líquido claro. Es donde, este líquido, ha sido separado de la suspensión, es recuperado en el rebalse.

Zona II. Denominada zona sedimentación obstaculizada. Donde la mayor parte de los sólidos de la pulpa es uniforme que sedimentan a velocidad constante.

37 Zona III. Zona de transición. Donde la pulpa se encuentra en una situación intermedia entre el espesamiento y compresión.

Zona IV. Zona de compresión. Denominada así porque los sólidos eliminan parte del agua por compresión. Ella consiste en una pulpa más densa en que los flóculos, reposan unos sobre los otros constituyendo una capa pesada, que ejerce una presión sobre la capa inferior debido al peso, dando origen a un gradiente de presión. Esta gradiente de presión origina, a su vez un gradiente de concentración.

Figura 10: Zonas de sedimentación (Ros Moreno, 2014)

C. Normas de funcionamiento del espesador

Según Donald L King (1985) “El espesador se debe operar y controlar en entendimiento como funciona y la importancia de las variables envuelta”. (p. 113)

a. Alimentación menor que la descarga=Acumulación

b. La excesiva acumulación resulta en problemas de funcionamiento, lo que ocasiona paradas y limpieza. Puede ocurrir algunas de las consecuencias siguientes:

- La pulpa comenzara a salir del tanque por el rebose

38 - Se formara una “isla” en el espesador, y la densidad del hundido llegará a

hacerse próximo a la alimentación.

- El mecanismo de rastrillo llegará a sobrecargarse y será parado por el control de accionamiento.

D. Control de la operación

(Mular, 1985), manifiesta, “Lo que ocurre en el interior del espesador no resulta claro a la observación visual”. Por lo que hay que tener en cuenta:

- Nivel de pulpa. El aumento de nivel nos indica hay una acumulación, probablemente de flóculos o insuficiente salida de sólidos sedimentados. - Alimentación. Densidad, distribución granulométrica, y cantidad de sólidos. - Hundido (underflow). Densidad, distribución granulométrica de los sólidos,

y cantidad. Los sólidos en la alimentación se esperan que vayan hacia el hundido.

- Par (torque). El aumento de par indica que puede ocurrir sobrecarga.

- Nivel de cama. La capa de sólidos en el espesador se monitorea, mediante un sensor de nivel óptico de cristales. Un incremento de nivel sólidos, o tiempo de residencia de sólidos, incrementara la densidad de descarga, presión en las bases del espesador y valores de par (torque). La presión de la capa de sólidos es una medida que nos orienta la altura que se está obteniendo.

- Dosificación de floculante y mezcla - pH del líquido, cuando se requiere

39 E. Espesamiento de Relaves

Este proceso tiene la finalidad de espesar los relaves resultantes de la flotación. Este proceso se realiza en sedimentadores (espesadores), que en su diseño tradicional son depósitos que tienen la forma cilíndrica con un fondo en forma de cono de gran ángulo, para facilitar la descarga de la pulpa de relave.

Según Donal King (1965) “el espesado de relave se realiza conforme entra la alimentación en el espesador, los sólidos van decantando hacia el fondo. El líquido clarificado rebosa por la parte superior, y los sólidos se evacuan por la descarga inferior” (p, 84).

Concha Jairo (2014) manifiesta, en resumen, “los espesadores de alta densidad o de pasta, maximizan la eficiencia del floculante por medio de sistemas patentados de dilución, usan un precipitador muy alto para formar alta compresión, ángulos de cono entre 40° a 60° y sistemas muy robustos para sus rastras, para así operar materiales muy densos. Además, es una práctica común industrial, el empleo de sistemas de cizallamiento y un alto grado de automatización en este tipo de espesadores, con los que se consigue un control preciso de las condiciones que se desean en la descarga, sin poner en riesgo la integridad de los equipos posteriores” (p, 66)

40 Figura 11: Sedimentador de cono profundo con rastras (Concha arcil, 2001).

F. Parámetros de espesamiento a. Parámetros de sedimentación

La cuantificación de la sedimentación se hace a través de la concentración de la suspensión, medida como fracción volumétrica de sólidos, y por la densidad de flujo de sólidos, definida como el producto de la concentración y la velocidad de la suspensión.

Se realiza pruebas de sedimentación batch a distintas concentraciones, midiendo la velocidad de asentamiento de la interface agua-suspensión con el tiempo.

b. Parámetros de consolidación

La consolidación se produce debido al peso que soportan las capas de sedimento. Por una parte, los efectos de la consolidación se observan en la presión en exceso de poros y por la otra, en el perfil de concentraciones. Por

41 ello, la ecuación constitutiva del esfuerzo efectivo del sólido se puede calcular midiendo estas dos variables.

2.2.9. VARIABLES QUE SE RELACIONAN CON LA PULPA ALIMENTADA