1

Índic

e
Resumen ejecutivo..............................................................................................................................................3

Introducción........................................................................................................................................................4

Objetivo general..................................................................................................................................................5

Objetivos específicos..........................................................................................................................................5

Sedimentación.....................................................................................................................................................5

Desarrollo del conocimiento sobre los procesos de sedimentación....................................................................5

Técnicas de sedimentación.................................................................................................................................7

Sedimentación floculanta:..................................................................................................................................7

Sedimentación retardada o zonal........................................................................................................................8

Sedimentación por compresión o espesamiento.................................................................................................8

Sedimentación por zonas....................................................................................................................................9

Sedimentación discontinua.................................................................................................................................9

Sedimentación continua......................................................................................................................................9

Factores que influyen en el proceso de sedimentación..................................................................10

Tipología de sedimentadores.........................................................................................................11

Ventajas y desventajas de los estanques de sedimentación y espesamiento.....................................................12

Conclusión........................................................................................................................................................13
Referencias bibliográficas................................................................................................................................13
 2

Resumen ejecutivo

Para el desarrollo de este informe no se realizaron pruebas de laboratorios ni industriales. El

presente trabajo se desarrollará con una base de datos que se construirá a partir de información

publicada en revistas, tesis y presentaciones metalurgistas, en los cuales se encuentran datos e

información específica de sedimentación de pulpas.

En la minería durante los procesos de extracción de un mineral sólido, se usan diferentes

procesos largos y diferentes técnicas para poder llegar a un sólido rico, uno de estos procesos es

la sedimentación el cual esta dividida en varías técnicas, la cual son la sedimentación floculante,

retardada, por comprensión, por zonas, discontinua y continua.

Para que estas técnicas sean realizadas se deben incluir varios factores importantes cuales son

distribución granulométrica, la concentración de solidos suspendidos, la composición iónica, el

pH, la composición químico-mineralógica y la temperatura.

Estás técnicas pertenecen a una operación unitaria para la concentración de sólidos y la

recuperación de aguas industriales.

Destacando que todas las técnicas ya presentadas, ayudan de manera significativa al proceso en

sí, dependiendo del uso y el tipo de la sedimentación el cual queremos aplicar, también es

importante destacar la importancia de sedimentar pulpas, con el fin de recuperar ambas partes de

las fases (solido-liquido) por sí solos.

 3

Introducción

En la industria metalúrgica, la preparación de las muestras en cuanto al procesamiento se

efectúa a base de métodos y técnicas que nos ayudan para maximizar la eficacia de los procesos,

y minimizar los errores operacionales. Y en búsquedas de estas tecnologías, ponemos en práctica

la sedimentación, como un método efectivo para la separación de fases dentro de una mezcla o

por su defecto, dentro de una pulpa.

La sedimentación es la separación de fases de solido-liquido de una pulpa para obtener dos

subproductos con diferentes densidades. La sedimentación clásica se realiza por fuerzas

gravitacionales. En donde esta gravedad resulta fundamental para este proceso ya que es el

responsable de que las partículas suspendidas bajen depositándose en el fondo, generando una

pulpa espesada en la parte inferior y un líquido clarificado por la parte superior. Si bien, el

avance de nuevas tecnologías para la sedimentación se ha desarrollado en la industria de la

minería, en especial para la industria metalúrgica, donde las aplicaciones más exigentes han sido

de mayor requerimiento. La finalidad general del proceso de sedimentación es eliminar

parcialmente el agua de la pulpa e incrementar la concentración de sólidos suspendidos en una

corriente de alimentación, para producir y obtener una pulpa espesada, como la pulpa asentada

tiene mayor concentración de solidos (y también mayor densidad) que la pulpa original, se dice

que se ha sedimentado o espesado.

En base a lo anterior, daremos a conocer las distintas técnicas de sedimentación del cual se

emplean para la preparación de muestras metalúrgicas.

 4

Objetivo general

El objetivo general de este informe es dar a conocer conceptos generales de la

sedimentación y sus técnicas.

Objetivos específicos

Los objetivos específicos de este informe corresponden en definir detalladamente los

siguientes conceptos:

 Explicar generalidades acerca de las técnicas de sedimentación.

 Conocer el funcionamiento de cada técnica de sedimentación.
 Investigar acerca de las ventajas y desventajas de las técnicas de sedimentación.

Sedimentación

La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente

de agua, se deposita en el fondo de cualquier recipiente, o dispositivo construido especialmente

para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y

forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión.

Desarrollo del conocimiento sobre los procesos de sedimentación

Los primeros procesos de sedimentación fueron la gravitacional y la laminar, la investigación

sobre la sedimentación gravitacional se basó en la ley de Stokes, formulada en 1851, lo cual

describe la sedimentación de partículas discretas en suspensiones con bajas concentración de

sólidos. Stokes supuso que la sedimentación ocurre como un proceso estacionario.

 5

Los primeros procesos de sedimentación laminar fueron publicados por el señor Hazen en el

año 1904, Fue uno de los primeros que anunció los principios teóricos de la sedimentación

laminar, cuando analizó los factores que influyen en la sedimentación de partículas sólidas en

suspensiones diluidas con agua. Refiere que el tiempo de retención, no es un parámetro por

considerar en el diseño de tanques de sedimentación, sino que la productividad de sólidos

sedimentado es proporcional al área de la superficie del tanque, y a las propiedades del sólido, e

inversamente proporcional al flujo a través del tanque. En un inicio, los equipos de clasificación

imitaron a los tanques de sedimentación y de clarificación, al incorporar un dispositivo para

descargar el sedimento precipitado. De ahí que, las primeras teorías de clasificación mecánica

sentaron sus bases en la teoría de Hazen para equipos de sedimentación.

La primera referencia de variables que inciden en la sedimentación es debido a Nichols (1908).

Dentro de los autores que investigaron los efectos de sólidos y concentración de electrólitos, el

grado de floculación, y la temperatura durante el proceso.

Boycott (1920) es el primer investigador que reporta sus observaciones en la sedimentación de

suspensiones de sólidos en líquidos, anotando que los sólidos sedimentan más rápidamente en

ductos inclinados que en ductos verticales.

 6

Técnicas de sedimentación

Sedimentación discreta: Esta técnica tiene lugar cuando las partículas que sedimentan lo

hacen de forma individualizada y no varían sus características (forma, tamaño, densidad) durante

su descenso, llegándose a equilibrar las fuerzas que actúan sobre las partículas, sedimentando a

velocidad constante.

El fundamento para la sedimentación de las partículas por sedimentación discreta es la ley de

newton que se basa en la suposición de que las partículas son esféricas con diámetros

homogéneos, cuando una partícula se sedimenta va acelerándose hasta que las fuerzas que

provocan la sedimentación en particular, el peso efectivo de la partícula se equilibran con las

resistencias opuestas de fricción que son ofrecidas por el líquido, cuándo se llega a este

equilibrio la partícula alcanza una velocidad de sedimentación constante denominada velocidad

final de sedimentación de la partícula.

A escala industrial esta forma de sedimentación se presenta en los desarenadores y en los

sedimentadores de las plantas de tratamiento de agua.

Sedimentación floculante: Esta técnica hace que se produzcan choques entre las partículas

que sedimentan, se pueden agregar formando partículas de mayor tamaño, como resultado de la

aglomeración de partículas coloides desestabilizadas por la adicción de reactivos químicos

llamados floculantes y se produce un incremento en la velocidad de sedimentación. Las

características de las partículas (forma, tamaño, densidad) si cambian durante su descenso.

 7

A escala industrial se presenta en la clarificación de aguas, y en la concentración de

minerales.

Sedimentación retardada o zonal: Esta técnica tiene lugar cuando se observan las materias

floculadas que forman una masa con una concentración relativamente elevada de partículas. La

suspensión floculada sedimenta como una masa unitaria presentando un interfaz distinto durante

su descenso.

A escala industrial describe la sedimentación de los lodos activados biológicos y los lodos

químicos concentrados.

Sedimentación por compresión o espesamiento: Esta técnica tiene lugar cuando se observan

que las partículas están en contacto físico total unas con otras, que forman una masa compacta

que inhibe una mayor consolidación, y se produce una reducción del volumen debido a la

evacuación del fluido ocluido, puede decirse que ocurre cuando las partículas están sedimentadas

y tienen una estructura de partículas ya formada.

Para que ocurra una sedimentación por comprensión debe tener las siguientes condiciones:

Una muy alta concentración de sólidos sedimentables, El volumen requerido puede ser

encontrado por medio de ensayos de sedimentación.

A escala industrial este modo se da en la fase de consolidación del sedimento en los

sedimentadores o espesadores.
 8

 Sedimentación libre o individualizada: 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 de alta

concentración de partículas sólidas. 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 de los sedimentadores se desarrollan

varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por lo tanto, diferente

velocidad de sedimentación. Recibe este nombre porque durante el proceso se producen varias

fases o zonas a medida que avanza la precipitación de las partículas. Así se pueden distinguir

varias fases: fase de clarificación, fase de transición y la fase de compactación.

Sedimentación discontinua: Esta es cuando el flujo volumétrico total de materia fuera del

sistema es nulo, transcurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que tiene

lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.

Sedimentación continua: Esta es cuando la suspensión diluida se alimenta continuamente y

se separa en un líquido claro y de una segunda suspensión de mayor concentración. Transcurre

en régimen estacionario.
 9

Entonces de manera general, se considera que el objetivo de la operación de sedimentación en

el contexto de un proceso industrial o de laboratorio puede ser diverso, y abunda en esta

diferenciación de técnicas o sub-operaciones de sedimentación. Clarificación, cuando se

pretender la eliminación de un material denso de su suspensión, siendo éste generalmente de

escaso valor (un contaminante o una ganga metalúrgica), en cuyo caso el objetivo es eliminar la

fase fraccionada, recuperando un disolvente lo más puro posible.

Empleo de coagulantes y floculantes durante la sedimentación

La intensificación de procesos de sedimentación puede ser alcanzada añadiendo a la

suspensión sustancias que disminuyen la estabilidad de la suspensión y aglomeren las partículas

formando otras más gruesas (coagulación o floculación) para aumentar su tamaño y como

consecuencia, su velocidad de sedimentación que es función del cuadrado de dicho tamaño.

Al momento de utilizar reactivos para aglomerar las partículas finas en los equipos de

separación sólido-líquido, técnicamente se manifiesta una diferencia entre el efecto de

coagulación y el de floculación, aunque muchos productos empleados en la separación sólido-

líquido poseen los dos efectos. Un agregado coagulado se volverá a formar después de que haya

sido destruido y por el contrario un floculo una vez destruido no volverá a formarse. Percibiendo

mayor empleo los floculantes en los procesos de sedimentación ya que las pulpas en la zona de

compresión estarán entre 5 y 60 minutos bajo una agitación suave.

Factores que influyen en el proceso de sedimentación

Se ha llegado a establecer que la distribución granulométrica, la concentración de solidos

suspendidos, la composición iónica, el pH, la composición químico-mineralógica y la

 10

temperatura, son factores que inciden, de manera notable, en los índices tecnológicos del proceso

de sedimentación de las pulpas minerales lateríticas lixiviadas.

Tipología de sedimentadores

En la industria, el proceso de sedimentación se lleva a cabo en régimen continuo en aparatos

llamados sedimentadores o espesadores. Aparato de separación sólido-líquido, en el que las

partículas sólidas contenidas en una pulpa se dejan decantar, produciendo un rebose de licor

clarificado (overflow) y un producto concentrado en la descarga (underflow). La superficie de

separación de las cuatro zonas queda estática, la alimentación se añade en la zona donde la

concentración del sólido es igual a la de la suspensión.

Muchas pulpas metalúrgicas tienen densidades de 2600 kg/m3 o más, y sedimentan con

concentraciones de 60  70 % de sólidos en peso, pero los sedimentadores deben tener un diseño

más pesado que los que operan con aguas residuales donde la densidad de los sólidos es de

11001300 kg/m3 y raramente sedimentan con concentraciones superiores al 10 % de sólidos en

peso. En algunas aplicaciones, aunque los sólidos de la alimentación sean muy finos, y la unidad

funcione como clarificador, la concentración del hundido (producto espesado), puede llegar a ser

alta, siendo entonces preciso un mecanismo semipesado.

Los espesadores son equipos típicos que no han cambiado mucho su apariencia desde la

invención del espesador, estos equipos tienen un tiempo de vida superior a los 20 años.
 11

Ventajas y desventajas de los tanques de sedimentación y espesamiento

 Ventajas

Estos tanques son eficientes como un primer paso de tratamiento, ya que se decantan

rápidamente los líquidos y los sólidos, son relativamente resistentes y reducen el volumen de los

lodos por tratarse en los siguientes pasos.

 Desventajas

• Los lodos asentados todavía contienen mucha agua y requieren un secado adicional.

•La destrucción de patógenos es insignificante y los productos de estos tanques no podrán ser

descargados en las aguas superficiales, ni tampoco utilizados directamente en la agricultura.

 12

Conclusión

De acuerdo con la recopilación de información referentes a las técnicas de sedimentación

podemos decir que pertenece a una operación unitaria para la concentración de sólidos y la

recuperación de aguas industriales, en donde su función es fundamental, tanto para las pulpas

metalúrgicas como para el proceso en sí, cuando se pretende la eliminación de un material denso

de su suspensión, cuyo objetivo es eliminar la fase fraccionada, recuperando también el líquido

de la pulpa. Todas las técnicas ya presentadas, colaboran de manera significativa, dependiendo

del uso y el tipo de la sedimentación el cual queremos aplicar, también es importante destacar la

importancia de sedimentar pulpas, con el fin de recuperar ambas partes de las fases (solido-

liquido) por sí solos. Y colaborando con los estándares de la pulpa correspondiente para los

procesos.

Referencias bibliográficas

- Miguel, J. (2014). Sedimentación de pulpas. Tesis. Moa, Cuba.

- Pierre, D. (2016). Tanques de sedimentación y espesamiento, Santiago, Chile.

- Karen, C. (2013). Sedimentación. Tesis. Universidad de América Bogotá, Colombia.

Video presentación técnicas de sedimentación

 13

https://www.youtube.com/watch?v=g6gJyXD-oAw