Tamiz Separador de Agua

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Tamiz Separador de Agua

Tamices de Separación de Agua Inclinados

El material generalmente se introduce como pulpa. En una malla inclinada de separación de agua, las aceleraciones junto con una parte de la fuerza de la gravedad harán que el material se desplace hacia el extremo de descarga mientras se filtra el agua mediante un medio de tamizado adecuado.

La fuerza resultante para el recorrido del material se indica como la flecha amarilla. La fuerza que hace que el agua se separe de los sólidos es realizada gravitatoriamente por el vector vertical de las fuerzas-g producidas por la malla

El problema en este diseño es que las fuerzas gravitacionales se utilizan solo parcialmente para la eliminación de agua, pero también se usan para el transporte de material. Esto último finalmente arrastrará agua en el producto.

Para mejorar la deshidratación, uno tendría que disminuir la inclinación de la malla, que a su vez también disminuirá drásticamente la velocidad de desplazamiento del material. En otras palabras, el producto «seco» terminará bastante húmedo.

Esto puede generar un par de problemas. Un cliente puede dudar en pagar por una gran cantidad de agua en el producto. Un producto con alto contenido de agua fluirá hacia atrás en una faja transportadora y causará un daño severo a los polines de la faja al percolarse los productos sólidos finos en los cojinetes. Finalmente, la cantidad de agua en el producto es una pérdida si el cliente no paga por ello, es como si fuera una pérdida ya que la planta opera un circuito cerrado de agua.

Tamices de Separación de Agua Horizontales

Las mallas horizontales utilizadas para deshidratar no están configuradas exactamente en 0°. Se ha demostrado que es muy beneficioso configurarlos en una inclinación negativa de aproximadamente 3°.

En cuanto a las aplicaciones discutidas anteriormente, el material generalmente se introduce como pulpa. Además de las máquinas inclinadas, la única fuerza que produce el desplazamiento del material es la fuerza-g producida por la malla. Esta fuerza-g está alineada a 45° y transporta el material cuesta arriba. Las fuerzas gravitatorias, mejoradas por la porción vertical de la aceleración de la máquina, se utilizan por completo para la separación de agua.
En funcionamiento, esas fuerzas formarán una capa de material en la malla que es empujada hacia fuera de la zona húmeda hacia el extremo de descarga. Un campo de deshidratación de retorno se usa para reducir la cantidad de agua justo después de alimentar la malla. La gruesa capa de material actúa como una torta de filtro y no solo presiona el agua, sino que atrapa las partículas finas que se perderían en un proceso de tamizado con capa fina.
Además, se usa normalmente una presa en el extremo de descarga para mejorar aún más la calidad del producto.

Las principales ventajas de esa tecnología se pueden resumir de la siguiente manera:

  • Gran ángulo entre el transporte de material y la gravedad = Buena separación
  • La torta de filtro genera puentes en las aberturas y “atrapa” partículas finas = pérdida mínima de material
  • El agua no corre cuesta arriba + La torta filtrante presiona agua = Excelente deshidratación.
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Descripción

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TAMICES DE SEPARACION DE AGUA

El propósito de esta investigación fue determinar la ventaja de utilizar un tamiz curvo convencional delante de un tamiz vibratorio, uniendo una superficie de malla de un tamiz curvo sobre un tamiz vibratorio, para servir como plataforma desaglomeradora cuando se extrae el agua o se drena un medio denso del carbón fino.

En la deshidratación, el uso del tamiz curvo o de la plataforma desaglomeradora aumentó la capacidad del tamiz vibratorio diez veces y la recuperación de carbón más fino de 0,5 mm en tres veces, sin sacrificar el contenido de humedad del producto de gran tamaño. En el drenaje de medio-denso, ya sea la malla curva o la plataforma desaglomeradora redujo la cantidad de magnetita retenida en el producto del tamiz vibratorio, particularmente cuando el medio era tan denso como el underflow característico de los ciclones de medio denso.

El tamiz curvo era ligeramente superior a la plataforma desaglomeradora en la deshidratación, pero la plataforma desaglomeradora era claramente superior en el drenaje del medio denso. Las ventajas adicionales de la plataforma desaglomeradora tienen un costo menor y un ahorro sustancial en espacio libre.

Las mallas -particularmente las utilizadas para clasificación fina, separación de agua y recuperación de medio denso- comprenden una parte significativa del costo de las plantas de preparación de carbón. Su capacidad es baja en relación con los requisitos de espacio; por lo tanto, además de su propio costo, estas mallas elevan desproporcionadamente los costos de construcción. Su uso es cada vez mayor debido a la mayor proporción de carbón fino en la alimentación de lavado, la tendencia actual a eliminar los tamaños mas finos del carbón a granel para un tratamiento separado y la introducción del ciclón de medio denso para la limpieza del carbón fino. Por lo tanto, cualquier mejora en la capacidad de las mallas puede contribuir a reducciones sustanciales en los costos de capital de la planta. Este objetivo llevó a la Oficina de Minas a investigar la malla curva poco después de su desarrollo por parte de Dutch State Mines. En este trabajo anterior, se investigó el uso del tamiz curvo para el tamizado de tamaños finos. El presente trabajo amplía la investigación para cubrir otros dos usos importantes del tamiz curvo – la separación del agua y el drenaje de medio-denso.

En el curso de una investigación reciente del ciclón de medio denso, se encontró que uniendo la superficie de la malla de una malla curva directamente al extremo de alimentación de un tamiz vibratorio para servir como plataforma desaglomeradora resolvió un problema difícil de drenaje medio; aparentemente porque la saturación de la malla vibratoria se redujo en gran medida. Por lo tanto, el uso de una plataforma desaglomeradora de este tipo fue incluída en la presente investigación de la malla curva convencional.

EQUIPO Y PROCEDIMIENTO DE LAS PRUEBAS

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El circuito de prueba utilizado en las pruebas de drenaje medio se ilustra en la figura 1. Una malla vibratoria horizontal de 26 pulgadas por 8 pies dividida longitudinalmente se dispuso de modo que un lado se pudiera alimentar con el producto de gran tamaño de una malla curva. El otro lado estaba equipado con una plataforma desaglomeradora hecha uniendo la superficie de la malla del tamiz curvo directamente al extremo de alimentación del tamiz vibratorio. Cuando se desee, el tamiz curvo se puede evitar, de tal modo que solo se use la malla vibratoria. Por lo tanto, con esta combinación, la malla vibratoria sola, la malla vibratoria equipada con la plataforma desglomeradora, o la malla vibratoria que funciona lado a lado con el tamiz curvo podrían utilizarse en las pruebas. Todos los flujos bajotamaño de la malla pasaron a un tanque agitado donde se agregó magnetita o agua según sea necesario para mantener la densidad media, y luego se recircularon a través del sistema a través del tanque principal donde se añadió el carbón o el desperdicio.

Todas las superficies de las mallas (tamiz vibratorio, tamiz curvo y plataforma desaglomeradora) eran de alambre apretado de 0,5 mm. En todas las pruebas, solo se utilizó un ancho de 4 pulgadas de las mallas para contener la cantidad de material manejado dentro de la capacidad del equipo auxiliar. Se puede esperar que el uso de una sección de malla tan estrecha exagere el arrastre por fricción a los lados de las mallas y, por lo tanto, reduzca la capacidad; sin embargo, la comparación de los resultados de la prueba con la capacidad de las mallas comerciales no indica un efecto significativo. Todas las capacidades de las mallas se dan por pie de ancho de malla.

Las muestras se recogieron en la alimentación y la descarga de cada malla para cualquier combinación de mallas utilizadas y asi poder evaluar el rendimiento de mallas individuales. Estas muestras se tamizaron en húmedo en malla 28, se secaron y pesaron; una porción de la fracción de malla 28 a 0 se analizó para determinar el contenido magnético en el tubo Davis, el cual es un probador magnético.

La magnetita utilizada era un producto comercial, designado grado B, que contenía 90 por ciento de material más fino que malla 325. El carbón y los desperdicios eran productos de ¼ a 0.5 mm obtenidos en la operación de una planta piloto de laboratorio de densidad media. Como se muestra en la tabla 1, estos productos contenían una alta porción de partículas (aproximadamente 36 por ciento) en el intervalo de tamaños de 14 a 35 mallas; por lo tanto, proporcionaron una prueba rigurosa del equipo de drenaje.

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Para las pruebas de separación de agua, el tanque agitado fue eliminado del circuito. El carbón y el agua se alimentaron en el tanque de cabeza y pasaron sobre las mallas en circuito abierto. En la mayoría de las pruebas, se tomaron muestras también en varios puntos adicionales a lo largo de la malla vibratoria. Todas las muestras se analizaron para determinar el contenido de humedad y la composición por tamaño. El carbón utilizado en estas pruebas fue un carbón lavado de ¼ de pulgada a 0 de tamaño, con el análisis de malla mostrado en la última columna de la tabla 1.

DRENAJE DE MEDIO-DENSO

Posición de Plataforma desaglomeradora

Uno de los primeros pasos de la investigación fue determinar la influencia de la inclinación a la que estaba montada la plataforma desaglomeradora sobre el tamiz vibratorio. Se realizaron pruebas para determinar el rendimiento de la plataforma desaglomeradora en dos ángulos de inclinación: uno con el extremo de alimentación vertical y el otro con el extremo de descarga horizontal. Tanto el carbón lavado como los desechos, con un medio de gravedad específica apropiada, se usaron para estas pruebas. Al drenar el carbón lavado, el ángulo de inclinación no era importante; sin embargo, cuando se drenaban los desechos, se obtuvieron resultados superiores cuando el extremo de descarga de la plataforma desaglomeradora estaba en posición horizontal; la retención de magnetita se redujo en un tercio (tabla 2).

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El medio utilizado con el carbón lavado era de 1.20 de gravedad específica, mientras que el utilizado con los desechos era de 1.70. El medio más denso descargado con los desechos del ciclón no drenaba tan rápido como el medio fino que acompañaba al carbón lavado. La reducción de la pendiente de la plataforma desaglomeradora proporcionó más tiempo de retención y, por lo tanto, permitió un drenaje más completo del medio. Sin embargo, con un medio muy denso, de 2.20 de gravedad específica, por ejemplo, el material a veces se compactó en el extremo de descarga de la plataforma desaglomeradora cuando estaba en posición horizontal. Con un medio denso, se obtuvieron los mejores resultados cuando la plataforma desaglomeradora estaba lo suficientemente empinada para eliminar dicha compactación; por lo tanto, la plataforma desglomeradora fue ajustada de esta manera para todas las pruebas posteriores.

Composición por tamaño

Dos productos de desecho, ambos de ¼ de pulgada a 0.5 mm de tamaño, pero uno mucho más grueso que el otro, se probaron en condiciones de operación similares. Las únicas muestras recolectadas fueron las de la alimentación y la descarga de la plataforma desaglomeradora. La cantidad de magnetita retenida en la descarga de la plataforma desaglomeradora varió en proporción a la cantidad de material de malla 14 a 28 en la alimentación; un aumento de cuatro veces en el porcentaje de este tamaño causó un aumento de cuatro veces en la cantidad de magnetita retenida (tabla 3). La relación de la superficie específica de estos dos materiales fue de 1,8 a 1. Por lo tanto, la cantidad de magnetita retenida parece estar más influenciada por la proporción de partículas cercanas al tamaño de malla (que promueven el cegamiento) que por la superficie específica.

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Gravedad Específica del Medio

Las diversas combinaciones de mallas se usaron en una serie de pruebas de drenaje en las cuales la gravedad específica del medio era la variable principal.

La gravedad específica se varió de 1,80 a 2,20, que es aproximadamente el rango encontrado en el flujo inferior del ciclón (underflow). Estas pruebas se realizaron a una velocidad de alimentación de 7.5 tph/pie de carbón (o desperdicio). Cuando solo se usó el tamiz vibratorio (figura 2), la cantidad de magnetita en el producto de la malla aumentó rápidamente con el aumento en la gravedad específica del medio. Con el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora, la tasa de aumento fue mucho menor. En gravedades específicas superiores a 1.85, tanto el tamiz curvo como la plataforma desaglomeradora fueron claramente superiores altamiz vibratorio. Se obtuvieron resultados muy mejorados cuando se usaba el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora en combinación con el tamiz vibratorio. Con una gravedad específica de 2.20, por ejemplo, el producto del tamiz vibratorio cuando se usa solo contiene más de 1.900 libras de magnetita por tonelada de carbón, pero al añadir el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora se reduce la cantidad de magnetita a aproximadamente 600 libras por tonelada. La plataforma desaglomeradora era claramente superior al tamiz curvo, ya sea cuando se considera como una unidad separada, o cuando se considera en combinación con el tamiz vibratorio.

Las tres disposiciones de cribado se probaron también con carbón lavado y un medio de gravedad específica de 1,20. La ventaja del tamiz curvo o de la plataforma desaglomeradora no fue tan espectacular como la lograda al vaciar los desperdicios, pero la cantidad de magnetita en la descarga del tamiz vibratorio se redujo en casi un 50 por ciento (ver tabla 4). Cuando el rendimiento del carbón lavado es alto, las mallas de drenaje y enjuague deben manejar un tonelaje de carbón lavado mucho mayor que el de los desechos; por lo tanto, la mejora proporcionada por el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora, aunque de menor porcentaje, podría reducir en gran medida la cantidad de magnetita que ingresa al circuito de recuperación media.

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SEPARACION DE AGUA

Capacidad del Tamiz

El primer paso en la investigación de la separación de agua fue establecer la capacidad del tamiz vibratorio cuando se usa solo. En estas pruebas, se utilizó una relación de agua a carbón de 3 a 1, simulando el producto de carbón lavado de las mesas de concentración. Con una velocidad de alimentación de 5 tph/pie de ancho de malla, se formó rápidamente un charco de agua libre en la parte superior del lecho de carbón el cual prosiguió hasta el final de la descarga de la malla. La malla obviamente estaba sobrecargada. A 3 tph/pie, la eliminación del agua pareció ser satisfactoria al principio, pero con 90 minutos de operación, el charco de agua sobre el carbón se había extendido nuevamente hasta la descarga de la malla. El cegamiento o saturación progresiva redujo gradualmente el área abierta de la malla por debajo del mínimo requerido para lograr una efectiva separación del agua en el tiempo de retención disponible.

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Este carbón contenía 15 por ciento de material en el rango de 20 a 35 mallas y un 25 por ciento adicional de material más fino que 35 mallas; por lo tanto, era más propenso a causar saturación de la malla de lo que hubiera sido un carbón más grueso. Con otro carbón de composición de tamaño más favorable, la velocidad de alimentación de 3 tph/pie podría haber sido satisfactoria. Una velocidad de alimentación de 3 tph/ft es solo aproximadamente la mitad de la utilizada a menudo con mallas comerciales, pero las mallas comerciales tienen una longitud de 16 a 20 pies en comparación con la longitud de 8 pies de la malla experimental.

Cuando la velocidad de alimentación se redujo a 1,5 tph/pie, la separación de agua fue satisfactoria. El charco de agua no se extendía hasta el final de la malla, y las muestras de la descarga de la malla tomadas a intervalos de 10 minutos no mostraron un aumento en el contenido de humedad después de 20 minutos de operación. Además de muestrear la descarga de la malla, se tomaron muestras en dos puntos a lo largo de la malla. Después de 10 minutos de operación de la malla, la separación de agua se completó sustancialmente en los primeros 3 pies de longitud de la pantalla (figura 3). La saturación aumentó rápidamente la longitud de la malla requerida para eliminar la mayor parte del agua. Aunque el contenido de humedad de la descarga de la malla no aumentó después de 20 minutos, la familia de curvas en la figura 3 demuestra que no se alcanzó el equilibrio hasta que la malla había funcionado durante una hora; todas las muestras correspondientes tomadas entre 60 y 90 minutos de operación tenían valores de humedad constantes.

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En las siguientes dos series de pruebas, el tamiz curvo y la plataforma de desaglomeración se usaron para aliviar la carga en el tamiz vibratorio. Ambos dispositivos aumentaron en gran medida el tonelaje de carbón que podía manejarse con una deshidratación satisfactoria. Las dos curvas inferiores (figura 4) muestran que, ya sea con la plataforma desaglomeradora o con el tamiz curvo, a una alimentación de 8 tph/pie se le separó el agua por completo en los primeros 2 pies del tamiz vibratorio, al igual que una alimentación de 1.5 tph/pie en la longitud completa de 8 pies del tamiz vibratorio cuando se usa solo. Al aumentar la velocidad de alimentación a 16 tph/pie, solo se produjo un aumento modesto en el contenido de humedad del producto terminado. De hecho, a este tonelaje, cualquier combinación de mallas dio un contenido de humedad tan bajo en el producto terminado como el que se logró mediante el tamiz vibratorio cuando se usó solo a 1,5 tph/pie.

At either 8 or 16 tph/ft, the final moisture content at the discharge of the vibrating screen was the same whether the scalping deck or the sieve bend

A 8 o 16 tph/pie, el contenido de humedad final en la descarga del tamiz vibratorio era el mismo ya sea que la plataforma de desaglomeración o el tamiz curvo fuesen empleados

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En ambos tonelajes, el tamiz curvo proporcionó un producto algo más seco que la plataforma de desaglomeración, pero la diferencia se ecualizó en el tamiz vibratorio.

Reducción de la Humedad

Debido a que el rendimiento de las mallas de separación de agua está influenciado por la cantidad de agua en la alimentación, se realizaron una serie de pruebas a varias proporciones de agua-a-carbón, utilizando varias mallas de forma individual y en combinación. Los resultados de estas pruebas, que se realizaron a una velocidad de alimentación de 8 tph/pie de ancho de malla, se muestran en la figura 5. Cuando la alimentación contenía aproximadamente 35 por ciento de sólidos, el tamiz vibratorio pudo reducir el contenido de humedad a aproximadamente 36 por ciento . A medida que la alimentación se volvió más húmeda, el tamiz vibratorio no pudo hacer frente a la mayor cantidad de agua y, por lo tanto, el contenido de humedad del producto aumentó rápidamente. Agregando el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora al circuito mejoró la separación del agua en gran medida. Se obtuvo un producto final de 26 a 28 por ciento de humedad del tamiz vibratorio, independientemente de la cantidad de agua en la alimentación. Con las alimentaciones más húmedas, el tamiz curvo eliminó más agua que la plataforma desaglomeradora, pero la diferencia fue demasiado pequeña para reflejarse en el contenido de humedad del producto final.

En realidad, la figura 5 no muestra la ventaja total que ofrece el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora, ya que la curva para el tamiz vibratorio no representa condiciones de equilibrio. El producto de la malla era tan pobre, y la deshidratación obviamente tan insatisfactoria, que las muestras se tomaron solo después de unos pocos minutos de operación de la malla en lugar de intentar establecer las condiciones de equilibrio. En el equilibrio, el rendimiento del tamiz vibratorio habría sido más pobre y, por lo tanto, la mejora proporcionada por las mallas auxiliares habría sido incluso mayor.

Recuperación de Carbón Fino

La pérdida de carbón fino que inevitablemente ocurre en las mallas de deshidratación es una función de la velocidad de alimentación y del contenido de humedad de la alimentación. Cuando la alimentación al tamiz vibratorio se redujo a 1.5 tph/pie para lograr condiciones de desecación de equilibrio (al tratar una alimentación de 25 por ciento de sólidos), solo el 15 por ciento del carbón más fino que la malla 28 se recuperó en el sobretamaño de la malla (tabla 5 ), Cuando la plataforma desaglomeradora se agregó al tamiz vibratorio y la velocidad de alimentación aumentó a 8 tph/pie, la recuperación de material más fino que la malla 28 aumentó al 37 por ciento. El tamiz curvo fue aún más efectivo; aumentó la recuperación al 49 por ciento. Con 16 tph/pie, la máxima recuperación en el flujo de alimentación mejoró aún más.

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Como se muestra en la figura 6, que muestra la operación a 8 tph/pie, tanto el tamiz curvo como la plataforma desaglomeradora permitieron una recuperación mínima del carbón bajo tamaño cuando la alimentación era de contenido de humedad intermedio. Esto es consistente con la observación de que la acción de clasificación del tamiz curvo es la mejor con una humedad intermedia en la alimentación. Las condiciones que son ideales para la clasificación son, por supuesto, las más pobres para la recuperación de sólidos. En la mayor parte del rango de humedad examinado, el tamiz curvo más efectivo que la plataforma desaglomeradora en mejorar la recuperación general del carbón fino. Esta superioridad probablemente se puede atribuir al hecho de que el tamiz curvo efectúa una separación a un tamaño que equivale aproximadamente a la mitad del espaciado de la barra neta. Cuando se vibra la plataforma del tamiz curvo sobre el tamiz vibratorio, esta relación ya no se cumple.

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DISCUSION DE RESULTADOS

La mejora tanto en el drenaje de medio denso como en la deshidratación que se produjo cuando se utilizó el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora juntamente con el tamiz vibratorio se atribuye a dos factores. En primer lugar, estos dispositivos auxiliares eliminaron suficientes partículas del tamaño cercano al orificio de malla para eliminar sustancialmente la saturación de la malla vibratoria. Por lo tanto, el grado de mejora que puede esperarse debido a este factor depende de las características de tamaño y forma del carbón. Los dos carbones utilizados en esta investigación fueron propensos a causar bloqueo de la malla, y por lo tanto la mejora observada fue sustancial. Con carbones de composición en forma y tamaño más favorable, el grado de mejora sería menor.

El segundo factor responsable de la mejora observada cuando se utilizó el tamiz curvo o la plataforma desaglomeradora es que cualquiera de ellos eliminó una proporción sustancial del líquido, aliviando así la carga en el tamiz vibratorio. En la mayoría de las condiciones de prueba empleadas, estos dispositivos auxiliares eliminaron casi tanto líquido como lo hizo el tamiz vibratorio. Este factor sería sustancialmente independiente de la composición de tamaño del carbón.

Aunque la plataforma desaglomeradora fue algo superior al tamiz curvo en el drenaje de un medio denso, en general, el rendimiento de los dos fue muy similar. La plataforma desaglomeradora ofrece la ventaja de requerir menos altura libre, que a menudo es un factor crítico en las instalaciones de las plantas existentes. También es menos costoso, ya que no se requiere ninguna carcasa o tubería adicional. La vida útil y el mantenimiento de la malla son factores igualmente importantes, pero no pueden evaluarse fácilmente en una investigación de laboratorio debido al tiempo de operación relativamente corto.