E.A.P Ingeniería Metalúrgica
UNMSM
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, Decana de América
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA CURSO: LABORATORIO DE OPERACIONES Y PROCESOS METALURGICOS I
PRACTICA N°5
“Sedimentación de pulpas Metalúrgicas”
PROFESOR: HORARIO: ALUMNOS:
Ing. Daniel Florencio Lovera Dávila viernes de 11am - 1 pm Silva Lázaro, Víctor
08160076
Trebejo Baldeón, Dennis Elmer
02160116
16 de junio del 2011
QUINTA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE 1
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OPERACIONES Y PROCESOS METALURGICOS I SEDIMENTACION Y PROCESOS METALURGICOS I) OBJETIVO El laboratorio de “Sedimentación y procesos metalúrgicos” tiene como objetivo: Visualizar el proceso de Sedimentación de pulpas realizadas en el laboratorio. Realizar pruebas experimentales de Sedimentación en función del tiempo, altura y concentración. Encontrar un modelo matemático que reproduzca los datos experimentales.
II) RESUMEN Para la sedimentación cuyo proceso es de acumulación de materiales después de haber sido erosionado y transportado. La practica experimentación realizada se efectuó con pulpas para distintas concentración de dolomita: 75g/L, 100g/L y de 200g/L, en el cual se utilizo un probeta de un litro previa agitación para mostrar las fase que se van formando, la prueba realizada se hace con floculante (liquido para que sedimente mas rápido la partícula)y otro sin floculante.
III) INTRODUCCION Sedimentación es la separación parcial o concentración de partículas sólidas suspendidas, cuyo peso específico es mayor que el del líquido, a partir de un líquido por gravedad. Esta área puede dividirse en las operaciones de espesamiento y clarificación. El propósito primario del espesamiento es incrementar la concentración de sólidos suspendidos en una corriente de alimentación, mientras que la clarificación es remover una pequeña cantidad de partículas suspendidas y producir un efluente claro. Estas dos funciones son similares y ocurren simultáneamente, y la terminología simplemente hace una distinción entre los resultados deseados del proceso primario. Generalmente, los mecanismos del espesamiento se diseñan para los más exigentes requerimientos impuestos por una gran cantidad de pulpa relativamente concentrada, mientras los clarificadores usualmente incluirán características que aseguren esencialmente la remoción completa de sólidos suspendidos, como mayores profundidades, previsiones especiales para coagulación o floculación de los sólidos suspendidos alimentados, y una mayor longitud para la decantación. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación y decantación se utilizan indistintamente. Esta operación se emplea para la eliminación de arenas, de la materia en suspensión en flóculo biológico en los decantadores secundarios en los 2
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procesos de fango activado, tanques de decantación primaria, de los flóculos químicos cuando se emplea la coagulación química, y para la concentración de sólidos en los espesado res de fango. En la mayoría de los casos, el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado, pero también es necesario producir un fango cuya concentración de sólidos permita su fácil tratamiento y manejo. En el proyecto de tanques de sedimentación, es preciso prestar atención tanto a la obtención de un efluente clarificado como a la producción de un fango concentrado. El presente trabajo tiene como objetivo primordial de dar a conocer sobre el tema de la sedimentación, presentaremos, conceptos, definiciones, características, procedencias, depósitos, composición etc.
IV) FUNDAMENTOS TEORICOS La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación por la acción de la gravedad de las fases sólida y líquida de una suspensión diluida para obtener una suspensión concentrada y un líquido claro. Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de las partículas que sedimentan: Sedimentación libre: Se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido. Sedimentación por zonas: Se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas. Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentación.
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Modelos de Sedimentación I) Modelo Fenomenológico: Volumétrica
Velocidad
de
Sedimentación
-
Fracción
VS = C2φc1 II) Ecuación de Richardson y Zaki VS =V∞ (1-Kφ)
4,65
V) EQUIPOS Y MATERIALES USADOS -
Probeta de 1 litro
-
Dolomita calcica
-
Agua
-
Papel milimetrado
-
Balanza
-
Agitador
-
Fluculante
VI) DATOS OBTENIDOS EN LA SESION Procedimiento experimental : 1) La practica se realizo con diferentes concentraciones de dolomita: 75g/L, 100g/L y de 200g/L cada uno de ellos en primer caso se hace sin floculante y después con floculante. 2) Se introduce todo el material a la probeta completando con agua hasta un volumen de un litro, previa agitación se consigue homogenizar toda la suspensión. 3) Posteriormente se comienza a medir la altura de la interface 1 a diferentes tiempos de sedimentación. 4) El proceso es inicialmente rápido, por lo que se deberá tomar intervalos de tiempos pequeños, posteriormente dichos intervalos podrán ser mayores. 5) Las mediciones se tomara para un tiempo de 60 minutos, los 15 primeros se anotara la altura de la interface cada minuto, 4
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posteriormente hasta los 25 se hará cada 2 minutos y el tiempo restante , hasta los 60 minutos, cada 5 minutos. 6) Luego se representara la altura con respecto al tiempo. A continuación los datos obtenidos en la experiencia: Sin Floculante concentraci ón (g/L) tiempo (minutos)
75
100
Con Floculante 150
200
Altura (cm)
concentraci ón (g/L) tiempo (minutos)
75
100
150
Altura (cm)
0
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
1
2.7
3.2
3.0
3.1
1
10.9
3.3
8.3
2
6.1
5.9
5.0
6.2
2
19.9
5.9
11.5
3
9.7
8.5
8.2
9.3
3
26.2
8.8
13.5
4
12.9
10.8
10.2
11.5
4
27.6
11.0
15.0
5
15.9
14.0
12.5
14.5
5
28.3
13.9
16.3
6
20.0
16.4
14.5
16.0
6
28.6
16.8
17.4
7
22.6
18.9
16.5
16.1
7
29.0
18.5
18.3
8
26.1
21.4
18.0
17.6
8
29.1
21.4
19.3
9
28.5
23.8
19.0
18.2
9
29.2
23.6
20.1
10
29.0
26.3
20.0
19.0
10
29.3
23.8
20.8
11
29.5
27.4
20.9
19.2
11
29.6
26.7
21.5
12
30.0
28.0
21.4
19.6
12
29.9
27.4
22.1
13
30.4
28.6
22.0
20.0
13
30.2
27.9
22.5
14
30.5
29.0
22.4
20.4
14
30.4
28.3
23.0
15
30.6
29.4
22.9
20.6
15
30.5
28.8
23.5
17
30.7
29.8
23.6
21.4
17
30.6
29.2
24.3
19
30.8
30.2
24.5
21.9
19
30.7
29.5
24.7
21
30.9
30.5
25.1
22.5
21
30.8
29.9
25.0
23
31.0
31.0
25.9
22.9
23
30.9
30.4
25.2
25
31.2
26.2
23.4
25
30.6
25.4
30
31.5
26.5
24.2
30
30.7
25.6
35
31.8
26.7
24.8
35
31.2
25.8
40
32.0
27.0
25.1
40
31.3
26.0
45
32.1
27.3
25.1
45
31.4
26.2
VII) PUNTOS PARA INFORMAR 5
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1. Gráficar las curvas de sedimentación a distintas concentraciones. 2. Encontrar la ecuación de sedimentacion de los datos experimentales obtenidos. Las graficas a continuacion estan en función de la altura a la que se encuentran en la probeta de 1 litro (altura total de 35 cm) y el tiempo durante la sedimentación, se presenta la velocidad de sedimentación (V S) y velocidad de concentración (VC): Concentración de 75g/L:
VS (pendiente) sin floculante: -3.2486 con floculante: -8.76
VS (pendiente)
Ecuación: y = -3.2486x + 35.238 = -8.76x + 33.89
Ecuación: y
VC (pendiente) sin floculante: -0.7571 con floculante: -0.5429
V C (pendiente)
Ecuación: y = -0.7571x + 14.033 = -0.5429x + 9.8524
Ecuación: y
Concentración de 100g/L: VS (pendiente) sin floculante: -2.6273 VS (pendiente) con floculante: -2.635 Ecuación: 34.533 Ecuación: 34.473
6
y = -2.6273x + y = -2.635x +
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VC (pendiente) sin floculante: -0.9571 con floculante: -1.02
V C (pendiente)
Ecuación: y = -0.9571x + 18.824 = -1.02x + 20.42
Ecuación: y
Concentración de 150g/L:
VS (pendiente) sin floculante: -2.2633 con floculante: -5.75
VS (pendiente)
Ecuación: y = -2.2633x + 34.287 = -5.75x + 34.15
Ecuación: y
VC (pendiente) sin floculante: -0.5025 con floculante: -0.54
V C (pendiente)
Ecuación: y = -0.5025x + 19.718 = -0.54x + 19.5
Ecuación: y
Concentración de 200g/L:
VS (pendiente) sin floculante: -2.7179 Ecuación: 34.496
y = -2.7179x +
VC (pendiente) sin floculante: -0.3061 Ecuación: 18.905
7
y = -0.3061x +
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VIII) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De la grafica altura versus tiempo se observa que la altura con respecto al tiempo tienen una relación inversa(a menor altura mayor tiempo)hasta un determinado tiempo y posteriormente tiende a no variar con el tiempo (dh/dt=0). Del grafico velocidad de sedimentación con respecto al tiempo nos indica que tiene una relación inversa por lo tanto a mayor tiempo de sedimentación. Cuando se agrega el floculante permite que el tiempo de sedimentación sea mas rápido por consiguiente a mayor rapidez de sedimentación mayor velocidad y menor tiempo Tener cuidado con las pérdidas del liquido usado ala momento de homogenizar ya que puede concluir en cálculos erróneos. No se debe realizar ninguna experiencia sin comprender bien la finalidad del experimento, antes de entrar a realizar su experimento del laboratorio debe saber los pasos a seguir así evitan daremos errores mayores en los cálculos.
IX) BIBLIOGRAFIA 1. http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/mgilarra/Fluid/S edimentacion%202006-2007.pdf
2. Guía del laboratorio
Ing. Lovera
3. Transporte de Pulpas https://www.ucursos.cl/ingenieria/2008/1/MI42C/1/material_docente/objeto/177848
X) ANEXOS
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