Capitulo_7-Flotacion_columnar (1)

Universidad de Concepcin

Facultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera Metalrgica

1

Curso Flotacin

(542401)




Profesor: Leopoldo Gutirrez Briones

Semestre 1-2015




CAPTULO 7

FLOTACIN COLUMNAR

2




Tipos de mquinas ms usadas a nivel industrial

Mquinas de flotacin

Dentro de las mquinas de flotacin destacan las celdas de flotacin

mecnicas y neumticas.

Celdas de flotacin mecnicas. Las burbujas son generadas rompiendo

mecnicamente la corriente de aire usando impulsores o agitadores de

distintos diseos. Son las ms usadas en la industria.

Celdas de flotacin neumticas. Las burbujas son generadas por succin

cuando se contacta fluidos a alta velocidad, por la aireacin mecnica de la

pulpa o inyectando aire a travs de un medio poroso.




Descripcin

Columnas

Las columnas de flotacin son celdas de flotacin que caen dentro

de la clasificacin de celdas

neumticas, en la cual la

alimentacin y el flujo de burbujas se

mueven en contra corriente.

Se diferencian de las celdas convencionales principalmente por

su geometra (relacin

altura/dimetro), presencia de agua

de lavado, ausencia de agitacin

mecnica y por la presencia de un

sistema de generacin de burbujas.

Las columnas comerciales tienen dimensiones que varan entre 9-15

m de altura y 0.5-3.0 m de dimetro.




Descripcin

Columnas




Descripcin

Columnas

Dentro de las partes ms importantes de una columna de flotacin estn las

siguientes:

Sistema de inyeccin de aire y generacin de burbujas

Sistema de adicin de agua de lavado




Inyeccin de aire

Columnas

Los dispositivos de generacin de burbujas en las columnas de flotacin

pueden ser internos o externos. Esta denominacin queda definida por la

ubicacin de la zona en que se forman las burbujas, esto dentro o fuera de la

columna.

Generacin de burbujas interna: las burbujas son generadas directamente

dentro de la columna por inyeccin de aire a travs de uno, varios o muchos

orificios (tubos con orificios perforados o hechos de un material poroso);

Generacin de burbujas externa: las burbujas son generadas fuera de la

columna para ser subsecuentemente inyectadas en la columna, la que es

usada principalmente como un estanque de separacin.




Inyeccin de aire

Columnas

Generacin de burbujas interna Generacin de burbujas externa

Columna Canadiense-Ingreso

de aire interno. Contra-

corriente.

Microcel-Ingreso de aire

externo. Contra-corriente.




Inyeccin de aire

Columnas

El sistema generador de burbujas de una columna de flotacin es una parte

primordial en la buena operacin industrial de este tipo de celdas. Este

sistema debe ser capaz de generar burbujas de 0.5-2 mm de dimetro, con

valores de Jg de 1-3 cm/s con valores de hold-up eg de 15-20 % (Yianatos, 2006).

Los inyectores de aire internos pueden ser rgidos de materiales cermicos o

acero inoxidable o flexibles de goma perforada o tela de filtracin. Sin

embargo el uso de materiales flexibles puede aumentar la obstruccin de los

poros.

El mecanismo de accin de los aireadores externos consiste en generar una

mezcla de agua (o pulpa) y aire a presin, la cual es posteriormente

inyectada a la columna a travs de lanzas. Tienen la ventaja de que se

pueden remover e inspeccionar para controlar su buen funcionamiento. Los

aireadores externos son los ms usas en las columnas industriales

(Yianatos, 2005).




Inyeccin de aire-externa

Columnas




Inyeccin de aire

Columnas

Entre los inyectores de aire o Spargers ms usados a nivel industrial estn

los siguientes:

Comerciales:

Minnovex, SlamJet

No comerciales:

Un solo orificio, varios orificios




Inyeccin de aire: Minnovex

Columnas

El aire entra a un dispositivo cermico de seccin anular variable, que

permite cambiar el tamao de burbuja generado.

Aire entra

Burbujas




Inyeccin de aire: Slamjet

Columnas

El sistema generador de burbujas Slamjet fue desarrollado para generar

burbujas finas dentro de una columna de flotacin. El sistema Slamjet fue

diseado con una construccin simple y de fcil operacin, cuenta con un

diseo robusto, de baja mantencin, facilidad de limpieza y tiene la ventaja

que puede ser retirado para su inspeccin mientras la columna est en

funcionamiento. Este inyector permite variar el flujo de aire y las dimensiones

del orificio de inyeccin de aire por reemplazo de la boquilla de salida.

Aire entra

Burbujas




Inyeccin de aire: No comerciales

Columnas

Por los altos costos de los Spargers comerciales muchas operaciones han

optado por construir sus propios inyectores. Bsicamente consiste en tubos

de acero o material plstico a los cuales de le hacen uno o ms orificios.

Burbujas

Aire entra Burbujas

Aire entra





Columnas

Las columnas de flotacin consideran un sistema de adicin de agua de

lavado en la parte superior que tiene por objetivo el mejorar el grado de

limpieza del concentrado. El sistema de adicin de agua de lavado debe

asegurar una buena dispersin del agua sobre la superficie superior de la

espuma obtenida. El agua de lavado elimina partculas finas hidroflicas de

ganga que son arrastradas por el flujo ascendente de agua y slidos.





Columnas

El sistema de adicin de agua de lavado puede ser interno o externo.

Externo: est instalado arriba de la

espuma. Tiene la gran ventaja de que

permite inspeccin visual fcil. Tiene la

desventaja de que requiere mayor flujo de

agua para lograr BIAS, y reduce el

porcentaje de slidos del concentrado

obtenido.

Interno: est instalado 10-20 cm bajo el

rebalse de concentrado. Tiene la ventaja

de requerir menos flujo de agua y

producir concentrados con mayor

porcentaje de slidos. Tiene la desventaja

de que no permite inspeccin visual y los

orificios se obstruyen con facilidad.




Parmetros de diseo-Conceptos

Columnas

Nivel: se refiere al lmite fsico entre la

zona de coleccin y la zona de limpieza

(Hc).

Hold-up: Es la fraccin volumtrica de

aire en una zona de la celda de flotacin

(eg).

Velocidad superficial de gas Jg: razn

entre el caudal de aire Qg y el rea de la

seccin transversal de la celda Ac en

cm/s.

BIAS JBIAS: fraccin neta de agua de

lavado que fluye a travs de la espuma.

Tambin se puede expresar como cm/s.




Parmetros de diseo-Conceptos

Columnas

Capacidad de levante (Carrying

capacity): es la mxima velocidad de

transporte y descarga de concentrado por

unidad de rea seccional en una

columna, que se expresa en unidades de

toneladas por unidad de reea seccional

por unidad de tiempo t/h/m2.




Parmetros de diseo

Columnas

Parmetro Rango Valor de diseo

Altura de columna, m 7-15 12

Dimetro de columna, m 0.5-3.0 2.5

Altura espuma, m 0.5-2.0 1.0

Velocidad superficial de gas Jg, cm/s 0.5-3.0 1.5

Hold-up eg, % 5-35 15

Dimetro de burbuja db, mm 0.5-2.0 1.0

Velocidad superficial de pulpa Jp, cm/s 0.2-2.0 1.0

Capacidad de levante, t/h/m2 2-3 2.5

Velocidad superficial de BIAS Jb, cm/s 0.0-0.3 0.1

Velocidad superficial de agua de lavado Jw, cm/s 0.2-1.0 0.4




Parmetros de diseo-tiempo de residencia

Columnas

El tiempo de residencia en una columna se calcula considerando el volumen

de la zona de coleccin. En la siguiente tabla se sealan los parmetros de

diseo tpicos de una columna de flotacin.

T

gcc

T

ucc

Q

1HA

Q

V e

Volumen til para pulpa en la zona de coleccin

Flujo volumtrico de cola de flotacin

rea de seccin transversal de la celda de flotacin

Altura de la zona de coleccin

Hold-up de gas= volumen de aire/volumen total.

:Vuc:QT:Ac:Hc:ge




Parmetros de diseo-tiempo de residencia

Columnas

Parmetro Valor de diseo

Altura de columna, m 12

Dimetro de columna, m 2.5

Altura espuma, m 1.0

Hold-up eg, % 15

Tonelaje alimentacin columna, t/h/m2 10.0

Capacidad de levante, t/h/m2 2.5

Porcentaje slidos, % 30

Densidad de concentrado, t/m3 4.2

h6.94Q m

3

T

min29h485.0

6.94

15.01112

5.214.3

2

c




Estrategias de control operacional

Columnas

Las estrategias de control estn orientadas a mantener la operacin de la

columna en forma estable y manejar las variables recuperacin y ley del

concentrado obtenido.

Control de nivel: se puede controlar mediante la adicin de agua de lavado mientras que el flujo de cola se fija de acuerdo a los volmenes

de cola y concentrado usando la razn de BIAS como set-point.

Control de nivel: se puede controlar mediante la variacin de flujo de cola usando como set-point la adicin de agua de lavado.




Parmetros metalrgicos

Columnas

Finch and Dobby, 1990

Una caracterstica interesante de las columnas

es que permiten obtener concentrados de

mayores leyes que las celdas convencionales

para la misma recuperacin.


La adicin de espumante permite aumentar la

fraccin de aire en la zona de coleccin para un

mismo flujo de aire.





Columnas

El aumento en el flujo de aire Jg reduce el flujo de

agua a travs de la espuma lo que se ve

reflejado en una disminucin del BIAS.



El aumento en el flujo de aire Jg mejora la

recuperacin en la zona de limpieza espuma (Rf).

A mayor dimetro de columna (dc) baja Rf, lo

mismo ocurre cuando la altura de la zona de

limpieza disminuye.





Columnas

El aumento en el flujo de aire Jg es positivo

en la recuperacin global hasta cierto lmite.

A valores muy altos de velocidad superficial

de gas, aumenta coalescencia de burbujas,

desestabiliza la espuma, lo que impacta

negativamente en la recuperacin global.




CAPTULO 7

FLOTACIN COLUMNAR

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