HIDROCICLON O SEPARADORES DE CICLON

Este tipo de máquinas es usado en minería para separar partículas finas de mineral entre 200 mallas y 400 mallas y carbón de un tamaño comprendido entre las que pasan por un tamiz de 6 mm de abertura.

CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO DEL CICLON

El mineral que se quiere tratar se suspende en un medio muy fino y esta pulpa se alimenta tangencialmente a una sección cilíndrica corta que tiene un buscador de vértice central, que impide corrientes en corto circuito dentro de un ciclón. La separación se efectúa en la parte cónica del ciclón por la acción de las fuerzas centrífugas y centrípetas. La porción más pesada del material tratado sale del ciclón por la abertura inferior del vértice y la porción más ligera sale por rebosamiento por la parte superior.

Fig. 58 Corte de un Hidrociclón Fig. 59 Diferentes zonas de trabajo del hidrociclón

La presión a la que se introduce la pulpa en el ciclón constituye el medio principal para regular las fuerzas dentro del mismo y por consiguiente variará según el tamaño del material alimentado. En general, la separación en los intervalos de tamaños más finos exigirá una presión más elevada que en los más gruesos. Las presiones de trabajo variarán entre 1.4 y 2.8 Kg/Cm2. Estas presiones se alcanzan y mantienen fácilmente usando una bomba centrífuga.

Ing. Pedro Pablo Marquina Herrera –- Lic. Jorge Luis Venaruzzo

CAPACIDAD DEL CICLON SEPARADOR

La capacidad del ciclón, en la relación sólidos-secos que puede manejar, depende de la índole y el tamaño de los materiales a tratar. Esto depende de la densidad del material, de la densidad a la cual se desea realizar la separación y del porcentaje de material de densidad cercana a ésta en la alimentación.

Cuando se trata material grueso la velocidad de alimentación será mayor que cuando se trata material fino.

Fig. 60 Regiones de distribución por tamaños similares dentro del ciclón

La alimentación se hace tangencialmente en la región A, que comprende la región superior del cilindro recto y el techo del ciclón. La clasificación ocurre en la región D en forma de toroide o de cuernos. A través de esta región las fracciones de tamaño se distribuyen radialmente de manera que los tamaños decrecientes muestran un máximo en las distancias radiales. El material fino queda contenido en la región C, que es la parte estrecha que rodea al buscador de remolino y se extiende debajo de este a lo largo del eje del ciclón. La región B, que ocupa la parte las grande del ciclón, contiene el material grueso que será descargado por la parte inferior (underflow); mientras que el material fino será descargado en la parte opuesta o superior (overflow o rebalse).

Hacemos notar que la zona A de alimentación es una zona de no clasificación. Las descargas se regulan mediante un chorro cónico hueco, con ángulo comprendido entre 20 a 30 grados. La abertura del ápice de descarga demasiado pequeña puede conducir a la condición conocida como torcida o cableada donde se forma un chorro de pulpa extremadamente espeso del mismo diámetro que la del ápice y el remolino de aire.

Algunos fabricantes tienen revestimientos de dimensiones variables, en la entrada y la salida con lo cual se consiguen diferentes variables de diseño.

Varios investigadores concluyen que el diámetro del ciclón no tiene efecto sobre el punto de corte o separación y que la curva de eficiencia para ciclones

similares geométricamente, solamente es función de las características del material de alimentación. Los diámetros de entrada y salida son las variables críticas de diseño para acomodar esas aberturas, se requiere solo el tamaño de la envoltura del diámetro del ciclón. Sin embargo , de las consideraciones teóricas se desprende que es el diámetro del ciclón el que controla el radio de la órbita y por ende la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas. A medida que hay una fuerte independencia entre los tamaños de abertura y el diámetro del ciclón, es difícil distinguir el efecto verdadero. El autor PLlTT concluye que el diámetro del ciclón

tiene un efecto independiente sobre el tamaño de separación.

Para los ciclones geométricamente similares, a una velocidad de flujo constante

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d α diámetro x , pero el valor de x resulta polémico. Usando el modelo Krebs-Mular-Jull, el valor de x es de 1,875; para el modelo de Plitt es de 1,18 y Bradley llegó a la conclusión de que varía de 1,36 a 1,52.

En la práctica, el punto de corte o separación se determina en gran parte por el tamaño del ciclón. El tamaño necesario para una aplicación particular se estima a partir de los modelos empíricos que se desarrollan, pero esto no se puede hacer con los ciclones grandes debido a la turbulencia creciente dentro del ciclón; por consiguiente, es más frecuente seleccionar el modelo necesario, valiéndose de las cartas de los fabricantes, las cuales muestran la capacidad y escala de tamaño de separación en términos del tamaño del ciclón.

Fig. 61 Carta del funcionamiento del hidrociclón Krebs

Estos valores muestran a lo largo del eje de las X los galones por minuto (USA), con que se alimenta la pulpa al ciclón y en el eje de las Y la caída de presión en PSI (Pound Scuare Inch) (libras por pulgada cuadrada).

Para el uso de esta tabla deberán tenerse en cuenta las siguientes precauciones:

• Los sólidos alimentados deberán tener una gravedad específica que varía entre 2,5 y 3,2. El líquido debe ser agua o una solución acuosa.

• La relación líquido sólido en la alimentación no deberá superar el 30 % de sólidos en peso.

Ing. Pedro Pablo Marquina Herrera –- Lic. Jorge Luis Venaruzzo

Ejemplo de la selección un ciclón Krebs modelo D.

Un espesador recibe colas de flotación de minerales de cobre y se deberá separar sólidos gruesos a 65 mallas aproximadamente (200 µm). El ciclón deberá ser alimentado por 2.500 galones americanos de estas colas que contendrán: 170 toneladas cortas de sólidos por hora con una gravedad específica de 2,8 que corresponden al 23 % de sólidos en peso.

Seleccionamos de la tabla de la figura 61 un ciclón tipo D30 o tipo D50, que en malla obtenemos un producto de 208 µm. El ciclón de 30” (750 mm de diámetro) puede manipular 2.500 galones por minuto (GPM) a 5 psi.

Generalmente los ciclones, para dar mayor capacidad de producción se agrupan en lo que se da en llamar nidos de ciclones, en los cuales los de mayor tamaños se usan en la molienda primaria y en la molienda secundaria se utilizan de menor diámetro. Ejemplo Bajo la alumbrera:

“La descarga del molino SAG, se efectúa en un cajón de pulpas, donde se junta con la descarga de

dos Molinos a Bolas Allis de 6,1 m de diámetro y 9,15 m de longitud, de velocidad fija y un consumo

de 5.966 Kw y una potencia de 8.000 HP. El molino SAG opera en circuito abierto, mientras que los molinos a bolas lo hacen en circuito cerrado.

Una bomba Warman bombea las pulpas hacia un nido de 12 ciclones Krebs de 660 mm de diámetro cada uno, para cada molino a bolas, existiendo una tercer bomba en stand by. El overflow de los ciclones se bombea al circuito de flotación Rougher. Un 15 % del underflow pasa a través de una zaranda vibratoria de 2 mm de malla, cuyo pasante alimenta dos concentradores

Kenlson de 8” x 48“, para obtener un concentrado gravitacional del oro libre”.