Ciclones de Medio Denso

  • Published on
    24-Nov-2015

  • View
    83

  • Download
    2

Transcript

CICLONES DE MEDIO DENSO Los ciclones de medio denso son uno de los principales dispositivos para el relavado de finos. El principio que rige la separacin entre partculas ligeras y pesadas es el mismo que en los medios densos estticos. La diferencia fundamental estriba en que la fuerza de gravedad es reemplazada por la fuerza centrfuga.

Donde es la fuerza centrfuga, es la velocidad tangencial, es el radio del cicln, es la masa de la partcula y es la masa del fluido desplazado por la partcula. Adems, la velocidad se incrementa a medida que se desciende en el cicln, de forma que el pex la fuerza centrfuga es unas 200 veces superior a la de la gravedad. Por lo tanto, las fuerzas que tienden a separar las partculas de carbn de las de estril, son mucho ms fuertes en un cicln que un sistema esttico.

Figura 5. Esquema idealizado de las trayectorias de un cicln de medio denso

Los ciclones de medio denso tienen dos ventajas fundamentales: Poseen una gran capacidad Ofrecen la posibilidad de lavar partculas finas

Figura 6. Cicln en medio denso

Es importante considerar los movimientos que se originan en el cicln. Estos consisten en un vrtice descendente que facilita el hundimiento de las partculas pesadas, y otra ascendente por el centro del cicln que eleva las partculas de carbn hasta el punto de salida.Otro factor adicional que influye en la separacin es el progresivo incremento del peso especfico del medio a medida que desciende hacia el pex. En cuanto a los productos utilizables para la preparacin del medio denso, nicamente la magnetita se ha empleado de una forma generalizada. Uno de los factores que ms influencia ejerce sobre la eficacia de la separacin es el tamao de las partculas de magnetita. El tamao ms adecuado es aquel en el que 90% de las partculas son menores de 325 mallas, siendo esencial que esta granulometra sea mantenida.En los ciclones la viscosidad del medio tiene poca importancia al ser disminuida por la aparicin de fuerzas de cizallamiento. Los ciclones de medios densos son bastante insensibles a la viscosidad. El campo de aplicacin de los ciclones en medios densos est comprendido entre 30 y 0.5mm. En este rango de tamaos, estos ciclones efectan un lavado ms eficiente que el resto de los sistemas de tratamientos finos. Las capacidades de las plantas de ciclones de medios densos oscilan entre 50 y 1300 ton/h. Un esquema de instalacin tpico consta de: Cubas de deslamado ( se eliminan partculas inferiores a 0.5mm) Depsito para alimentar el cicln Bomba Cicln de medios densos Cribas de lavado y drenaje del carbn y estriles Secador centrfugo del carbn lavado Sistema de recuperacin de la magnetita Sistema de control del peso especfico

Los conos se suelen fabricar con dimetros de 0.5 0.6 m. Y dan unas producciones de 50 y 75 ton/hora respectivamente. El ngulo del cono puede ser de 20o, la presin de alimentacin de 69 a 96 kN/m2, y se instalan inclinados para facilitar el drenaje y la alimentacin.Adems de los ciclones convencionales, existen otros de forma tubular. De ellos, los ms importantes son el Turpinson y el DWP (Dyna-Whirpool). En el DWP el cilindro es recorrido por una corriente de medio denso introducida tangencialmente por la extremidad inferior bajo una presin del orden de 96,6 kN/m2.

La alimentacin se realiza axialmente por la extremidad opuesta y se mezcla con la corriente del medo que se remonta en el cilindro. Las partculas ms pesadas son centrifugadas y rechazadas a lo largo de la pared del tubo para ser evacuadas tangencialmente. El carbn flota sobre la superficie del torbellino y se evaca axialmente por la base del aparato. En los aparatos ms grandes se pueden lavar hasta 150 ton/hora.La principal ventaja de los ciclones de medios densos es su alta eficiencia para el lavado de carbones de granulometra comprendida entre 0.5 - 30mm. En cuanto a desventajas, se pueden citar: Elevados costos de instalacin inicial No recuperacin de menores de 0.5 mm Costos constantes de magnetita Elevados costos de mantenimiento

HIDROCICLONESEl hidrocicln es un filtro diseado para ser utilizado en cabezales de filtracin, para aplicaciones industriales. Su funcin es la de separar la mena de la ganga y otras partculas compactas ms pesadas que el agua. La separacin se produce gracias a la velocidad de rotacin que se genera al ser inyectada el agua de forma tangencial en el interior del cuerpo del hidrocicln. Como consecuencia de la fuerza centrfuga, las partculas slidas se desplazan hacia la pared del cono de hidrocicln, donde prosiguen una trayectoria espiral descendente debido a la fuerza de gravedad.

De esta forma, las partculas slidas son arrastradas a la parte inferior del hidrocicln donde se almacenan en un depsito colector. La mena sale del hidrocicln a travs del tubo situado en la parte superior. Las partculas slidas de ganga acumuladas en el depsito colector deben ser eliminadas peridicamente. Esta limpieza puede realizarse con una purga contnua o bien con un drenaje temporizado.

Estructura de un Hidrocicln clsico

Figura 7. Estructura de un hidrociclnSiendo (1) la boquilla de entrada, (2) la de descarga y (3) la de salida. Y para las corrientes (K1) representa el producto grueso y (K2) el producto fino.

Principio de FuncionamientoLa suspensin slido-lquida es introducida a presinen el interior del hidrocicln por la boquilla de entrada (1) por la parte cilndrica superior lateral y sometida a formar una corriente externa circulatoria (torbellino o remolino externo). A causa del efecto de reduccin de la parte cnica inferior del boquilla de salida (2) se transforma a partir de una parte del remolino exterior dirigido hacia abajo una corriente circulatoria interna (remolino interno) dirigida hacia arriba.El balance de extraccin de las partes del remolino exterior del hidrocicln se efecta de la siguiente manera: la parte que contina en el hidrocicln avanzando hacia abajo lo abandonar por la boquilla inferior, mientras la parte que asciende del remolino interior ser extrada por el boquilla exterior (3) (captador de remolino).

Figura 8. Separacin de un fluido diluido en un hidrociclnEs caracterstico para el modo detrabajode los hidrociclones, que se forme alrededor el eje de los mismos "un ncleo deaire". El "ncleo de aire" es consecuencia del campo de la fuerza centrfuga, pudindose interpretar su formacin a causa del efecto que ocasiona la salida del suspensin por el vertedero y que, adems, une los boquillas de salida superior e inferior.El nmero de Reynolds de los fluidos en los hidrociclones se encuentra en el orden desde 105 hasta 106, es decir valores para fluidos altamente turbulentos.El estudio de los modelos de clasificacin por fluidos turbulentos en hidrociclones ha contribuido a fundamentar fsicamente los efectos de separacin en elproceso.

La aceleracin de una partcula que entra en el cicln viene dada por:

Donde es la aceleracin de la partcula, es la masa de la partcula, es la masa del fluido desplazado por la partcula, es la velocidad tangencial y es el radio del cicln.Para partculas que se encuentran en una misma posicin en el cicln, la relacin anterior se puede expresar de la siguiente forma simplificada:

Donde es una constante que es igual para todas las partculas y es el peso especfico de la partcula. Si se considera una partcula de roca de peso especfico 2,4 g/cm3 y otra de carbn de peso especfico 1,3 g/cm3 se ve fcilmente que la partcula de roca tiene una aceleracin inicial 2,5 veces superior a la de carbn. Por lo tanto, la partcula de roca presentar una mayor tendencia a desplazarse segn el vrtice descendente y ser arrastrada hasta el fondo del cicln, de donde se evacua por la boquilla inferior de descarga. Por el contrario, la partcula ligera de carbn, es arrastrada por el vrtice ascendente, constituyendo el rebose que se extrae posteriormente. El peso especfico de separacin de un hidrocicln y, por tanto, el contenido en cenizas del carbn lavado, se puede variar regulando las dimensiones del orificio de descarga. Un esquema tpico de tratamiento consta de: Depsito de alimentacin del hidrocicln y bomba Hidrociclones Depsito de alimentacin del cicln clasificador y bomba Ciclones clasificadores Criba de escurrido Secador centrfugo

Figura 9. Diagrama de flujo de una instalacin de hidrociclones de una etapa

Este tipo de planta tiene las siguientes ventajas: Puede tratar cualquier rango de tamaos inferior a 32mm. Bajos costos de capital Bajos costos de operacin No implica costos por consumo de medios densosLas desventajas son: Baja eficiencia de lavado Necesidad de grandes cantidades de agua Para aumentar la eficiencia del lavado se realiza una segunda etapa, ya que en esta se recupera el carbn que en el otro caso podra pasar al estril. El lavado en dos etapas es esencialmente recomendable cuando se alimenta con una porcin importante de carbn menor de 6-9mm. En cuanto a costo por tonelada/hora de carbn lavado, se incrementa aproximadamente en un 13% al pasar de una a dos etapas. En general, el lavado con hidrociclones es el sistema de tratamiento que parece tener mayores posibilidades para el relavado de carbn. Se ha demostrado que es posible recuperar hasta el 90% del carbn presente, abarcando toda la granulometra comprendida entre 32 y 0,5mm. Adems, hay que destacar la eficiencia de los hidrociclones para la eliminacin del azufre.

Recommended

View more >