Recuperación de Agua en Underflow de Hidrociclones.

 

Los Hidrociclones (también llamados simplemente Ciclones) son equipos ampliamente utilizados en el procesamiento de minerales. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran:

·       Clasificación

·       Deslamado

·       Dewatering

 

Figura 1. Representación del funcionamiento de un hidrociclón

 

Los Hidrociclones no realizan una separación perfecta, por lo que del total de sólidos que ingresan en la alimentación, una parte de partículas gruesas (que deberían salir por el underflow), salen por el rebalse u overflow. De igual forma, material fino que debería reportar al overflow, sale por el underflow. Lo anterior se le conoce como Corto Circuito (de partículas gruesa y finas, respectivamente).

Figura 2. Corto circuito de partículas finas en un hidrociclón

Como el flujo que se alimenta al hidrociclón es una pulpa (mezcla de mineral molido y agua) a un determinado %sólidos_(peso/peso), la mayor cantidad de agua sale por el overflow y una menor cantidad reporta al underflow, de tal manera que podemos hablar de una determinada Recuperación de Agua (conocida también como Alpha Water) en la descarga o underflow, es decir, el % de masa de agua que reporta en el bajoflujo del ciclón respecto al total de masa de agua alimentada, expresada por la fórmula siguiente.

Donde W_u y W_f son las masas de agua en la Alimentación y en el underflow, respectivamente.

La Recuperación de agua en el bajoflujo del ciclón está relacionada a la recuperación de partículas finas que reportaron al underflow debido a que son arrastradas por el agua contenida en la fracción gruesa que va al bajoflujo.

La fracción por cortocircuito consiste principalmente de partículas finas que son arrastradas por el agua que es desviada al bajoflujo en el proceso de clasificación. La recuperación de agua debido a bajoflujo, R (agua), a menudo da un estimado aproximado de la fracción por cortocircuito de sólidos en el bajoflujo (Metcom Consulting LLC, 2005).

La eficiencia de clasificación de un hidrociclón se representa mediante el gráfico conocido como Curva de Partición (Curva de Eficiencia) la cual relaciona la fracción del peso o masa de cada tamaño de partícula alimentado que sale en el underflow para un determinado tamaño.

It is observed in constructing the partition curve for a cyclone that the partition value does not appear to approach zero as particle size reduces, but rather approaches some constant value. To explain, Kelsall (1953) suggested that solids of all sizes are entrained in the coarse product liquid, bypassing classification in direct proportion to the fraction of feed water reporting to the underflow (Wills, 2015).

                                                Figura 3. Ejemplificación de curvas de eficiencia y alpha water (multotec canada ltd)

 

Para ejemplificar lo anterior, si la alimentación al hidrociclón contiene16 t/h de material de un determinado tamaño y 12 t/h salen por el underflow, entonces el % recuperado de ese tamaño es 75% (12/16 = 75), sin embargo, si un 25% del agua alimentada (Alpha Water = 25%) también sale por el bajoflujo, entonces un 25% del tamaño alimentado hará corto circuito, de tal manera que 4 t/h (el 25% de las 12 t/h) no estuvieron sujetas a la clasificación, sino solo 8 t/h. Por lo anterior, la Recuperación corregida será 67% (8/12 = 67).

                   Figura 4. Ejemplificación de curvas de eficiencia actual y corregida

  

En la gráfica de Eficiencia del Ciclón podemos identificar el tamaño de partícula que tiene 50% de probabilidad de irse al overflow o al underflow, el cual es conocido como d₅₀.

Cuando se realiza la corrección de la curva de eficiencia, se tiene entonces el d₅₀ corregido (d_50c).

La Recuperación de Agua (Alpha Water) en el bajoflujo puede reducirse mediante el uso de un ápex o spigot de menor diámetro y/o incrementando la dilución en la alimentación (disminución del %sólidos).

En la tabla 1 se muestra el efecto de diversos rangos de recuperación de agua sobre la clasificación en los hidrociclones.

                                          Tabla 1. Recuperación de agua en underflow y su efecto en la clasificación (minpro consultants)

 

Referencias

• Metcom Consulting LLC. (2005). Rendimiento del Hidrociclón.

• Wills, B. A. (2015). Mineral Processing Technology.