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Evaluación de Procesos Mineralúrgicos Mayo - 2016

Hidrociclones Integrantes: Camila Araya Sebastián Cifuentes David Moraga Leonardo Ormazábal Danny Sepúlveda

Contenido de la Presentación  Generalidades.  Clasificación.  Hidrociclones cónicos.

 Hidrociclones cilíndricos.  Especificaciones técnicas.  Parámetros operacionales.

 Dimensionamiento general.  Dimensionamiento – Modelo de Krebs.  Dimensionamiento – Otros parámetros.

 Benchmarking.

Generalidades • Los hidrociclones son clasificadores de finos que suelen utilizarse en circuitos de molienda unitaria y convencional. • En minería se prefieren hidrociclones de mayor diámetro y capacidad, siendo el tamaño promedio de alimentación de hasta 12 mm. • Los diámetros varían entre 625 y 1400 mm. • El material proveniente de la molienda es llevado al clasificador, en dónde se separa en dos fracciones de material: La fracción fina o rebalse sale por el overflow y continua a la próxima operación.

La fracción gruesa o rebose se deposita en el underflow y es devuelta al equipo de reducción de tamaño.

E V A L U A C I Ó N D E P R O C E S O S M I N E R A L Ú R G I C O S 1-2013

Clasificación CLASIFICACIÓN Hidrociclones

Cónicos

Cono Pronunciado

Cilíndricos

Cono Tendido

Fondo Plano

Descarga Periférica

Hidrociclones cónicos Cono Pronunciado     

Ángulo menor a 20°. Diámetro hasta 250 mm. Presiones medias: 150 - 400 kpa. Tamaño de corte: 20 - 30 micras. Adecuado para clasificación fina.

Cono Tendido     

Ángulo mayor a 20°. Diámetro: 250 - 1250 mm. Presiones medias: 30 - 150 kpa. Tamaño de corte: 20 – 30 micras. Baja recuperación de solidos, bajo tiempo de residencia.

Hidrociclones cilíndricos Descarga Periférica  A este tipo se le ha eliminado su zona cónica, remplazándola por una parte cilíndrica.  El fondo del ciclón es plano.  Extracción de los gruesos se realiza por la zona baja de la pared cilíndrica. Provoca una descarga muy diluida, debido al corto circuito, disminuyendo la eficacia.

Fondo Plano  Descarga es en un orificio central  Tamaño de corte: sobre 150 micras  El fondo del ciclón actúa como un "colchón", amortiguando las variaciones en la alimentación, tanto en caudal como en concentración de sólidos.  Provocan un enriquecimiento de los gruesos, provocando enriquecimiento de minerales (clasificación selectiva).

Especificaciones técnicas

 Altura del hidrociclón (h).  Di = Diámetro interno de alimentación.  Du = Diámetro de salida del rebose o underflow (ápex).

 Do = Diámetro de salida del rebalse u overflow (vórtex).

Especificaciones técnicas • El mecanismo de funcionamiento se basa en que la suspensión de alimentación forma un torbellino al interior del hidrociclón, creándose un vórtice de baja presión. • Los finos saldrán a través del (Vórtex). • Los gruesos saldrán por el (Ápex).

Overflow

Underflow

Parámetros Operacionales Los parámetros que hacen variar las condiciones de operación son:

Densidad de la pulpa

Caída de presión de la alimentación

Diámetro del vórtex

Diámetro del ápex

Parámetros Operacionales En cuanto a la densidad de la pulpa:

• 10% – 15% sólidos/vol • 15% - 30% sólidos/vol • Mayor a 30% sólidos/vol

Clasificación eficiente. Clasificación eficiente en deterioro. Clasificación ineficiente.

La caída de presión en la alimentación es tal que, mientras más crezca, el punto de corte es menor.

Dimensionamiento general

El dimensionamiento de un hidrociclón se basa sobre un parámetro llamado D50. Corresponde al tamaño de partícula que tiene una probabilidad del 50% de dirigirse tanto al overflow (rebalse) como al underflow (flujo de descarga)

Dimensionamiento general

La selección se basa en los análisis granulométricos del rebase del ciclón

PASO 1: Usar tabla de conversión del punto de corte 𝑫𝟓𝟎

Dimensionamiento general PASO 2: Determinar diámetro del ciclón.

Dimensionamiento general Determinar el diámetro de un hidrociclón que presenta una alimentación de un 95% menos de 75 micrones. • PASO 1: Con la tabla del %pasante se tiene 75*0.65= 48.75 micrones, así el 𝑫𝟓𝟎= 48.75 micrones.

Dimensionamiento general Determinar el diámetro de un hidrociclón que presenta una alimentación de un 95% menos de 75 micrones. • PASO 2: Usando como dato de entrada en la tabla el 𝑫𝟓𝟎 calculado de 48.75 micrones, se obtiene el Diámetro del hidrociclón que corresponde a 250 mm (10 pulgadas).

Dimensionamiento - Modelo de Krebs 𝐷50𝑎 𝑝 𝑙 𝑖 𝑐 𝑎 𝑑 𝑜 = 𝐷50𝐵𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝐹𝐶 𝐷50𝐵𝑎𝑠𝑒 = 2.84 ∗ 𝐷 0.66 𝐹𝐶 = 𝐶1 ∗ 𝐶2 ∗ 𝐶3

𝐶1 =

53 − 𝑉 53

−1.43

• 𝐷: Diámetro del hidrociclón.

• 𝐶1: Corrección por la influencia de la concentración en la alimentación. • 𝐶2: Corrección por la influencia de la caída de presión. • 𝐶3: Corrección por la influencia de la densidad específica.

• Δܲ: Caída de presión [KPa].

𝐶2 = 3.27 ∗ ∆ܲ−0.28 1.65 𝐶3 = 𝐺𝑠 − 𝐺𝑙

0.5

• 𝑉: % sólidos en volumen de alimentación.

• 𝐺𝑆: Densidad específica de sólidos. • 𝐺𝐿: Densidad específica de líquidos (normalmente 1).

Dimensionamiento - Modelo de Krebs Para estimar un D50 aplicado, se debe utilizar la tabla de corrección de Krebs a partir de la granulometría de producto que se desea en el overflow y su proporción con respecto a la alimentación.

% Pasante del overflow de un tamaño dado

Factor

98.8

0.54

95.0

0.73

90.0

0.91

80.0

1.25

70.0

1.67

60.0

2.08

50.0

20.78

Dimensionamiento - Modelo de Krebs Dimensionar una batería de hidrociclones para un circuito de molienda que consta de molino de barras y bolas donde la alimentación fresca es de 250 tph de sólidos. Ambas descargas de molino se juntan en el trommel y se envían a los ciclones. El overflow debe ser 60% bajo la malla #200 a un mínimo de 40% de sólidos en peso. El underflow regresa al molino de bolas cuya carga circulante se obtiene en 225%, con un mineral de densidad igual a 2.9 t/m3 y una caída de presión de 50 KPa.

Antecedentes del overflow (rebose) del Hidrociclón: • TPH sólidos = 250 • % sólidos = 40% • % sólidos = 59.1 (ton sól/Ton pulpa) • densidad pulpa = 1.632 (ton pulpa/m3pulpa) • Caudal = 234 (L/seg)

Dimensionamiento - Modelo de Krebs Para determinar el tamaño del hidrociclón, primero se determina 𝑉 (% sólido en alimentación):

V=

59.1 100

*

1.632 2.9

= 33.26 %

Luego se procede a calcular los factores de corrección:

53 − 𝑉 𝐶1 = 53

−1.43

53 − 33.26 = 53

−1.43

= 4.11

𝐶2 = 3.27 ∗ ∆ܲ−0.28 = 3.27 ∗ 50−0.28 = 1.09 1.65 𝐶3 = 𝐺𝑠 − 𝐺𝑙

0.5

1.65 = 2.9 − 1

0.5

= 0.932

Dimensionamiento - Modelo de Krebs Si se desea obtener 60% - m 200 en el rebose se estima el D50 aplicado de la tabla dada por Krebs, el cual corresponde a 2.08. Tamaño en micrones de aplicación= 74 (malla 200)

𝐷50𝑎 𝑝 𝑙 𝑖 𝑐 𝑎 𝑑 𝑜 = 2.08 ∗ 74 = 153.9 153.9 𝐷50𝐵𝑎𝑠𝑒 =

𝐶1∗𝐶2∗𝐶3

153.9 =

4.11∗1.09∗0.932

= 36.8

Obtenido el 𝐷50𝐵𝑎𝑠𝑒 se reemplaza en la ecuación original, y se despeja 𝐷

𝐷50𝐵𝑎𝑠𝑒 = 2.84 ∗ 𝐷 0.66

36.8 = 2.84 ∗ 𝐷 0.66 𝐷 = 48.5 cm = 19”

Por lo tanto se requieren ciclones de 18” a 20" de diámetro.

Dimensionamiento - Modelo de Krebs Para obtener el número de ciclones, se ocupa una tabla de la cual se obtiene que el flujo volumétrico correspondiente a una caída de presión de 50 Kpa es de aproximadamente 40 l/s, con ciclones de 50 cm.

Ciclón

10 cm 𝑁°𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 =

𝑁°𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 =

𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑐𝑖𝑐𝑙ó𝑛 234 𝑙 /𝑠 40 𝑙 /𝑠

15 cm

= 6 Hidrociclones

Por lo tanto se requieren 6 hidrociclones Krebs de 50 cm, o bien, 18” a 20” de diámetro.

25 cm 38 cm 50 cm

Caída de Presión (KPa)

Capacidad (l/s)

20

1.2

100

5.8

20

3.1

500

16.0

20

6.8

500

35.0

20

14.0

500

62.0

20

26.0

500

140.0

Dimensionamiento – Otros parámetros Determinar Flujo Volumétrico

Dimensionamiento – Otros parámetros

Elección Modelos del Mercado

Benchmarking • Andina: • 1 batería, 10 Hidrociclones de 26”, en

Molienda SAG. • 9 baterías de Hidrociclones, 26”. Molienda secundaria. • 2 baterías de Hidrociclones, 20”. Remolienda.

• Los Bronces: • 3

estaciones de clasificación con Hidrociclones, en Molienda. • 4 baterías de Hidrociclones para clasificación de relaves, en Flotación.

• La Coipa: • 1 batería de Hidrociclón.

• Mantos Blancos: • Hidrociclones después de molienda y

después de flotación.

Bibliografía Referencias electrónicas:  http://www.icba.com.pe/  http://procesaminerales.blogspot.com Referencias bibliográficas:     

Manual de trituración y cribado. Metso Guía de Ingeniería en Operaciones Mineras; Chile 2005/2006. Portal Minero. Conocimientos Básicos en el Procesamiento de Minerales. Metso Minerals. Manual General de Minería y Metalurgia. Portal Minero. Catálogo hidrociclones, Cavex (Weir mineral).