Cómo recuperar el 85 % o más del agua de proceso para reutilización

enero 16, 2019
Recuperar el agua de proceso para la reutilización puede ayudar a aliviar las tareas de mantenimiento o los problemas relacionados con los permisos. La implementación de un enfoque escalonado para manejar la corriente de residuos puede ayudar con la gestión del agua en su planta.

Puede tratarse de otra factura del servicio de agua, un problema con los permisos o, tal vez, el silencio inquietante de la planta de lavado mientras contempla el trabajo de limpiar la piscina a fin de recuperar espacio para más material de alimentación cuando la planta comience a producir nuevamente. Sea lo que sea, la recuperación del agua para reutilización inmediata podría ser la solución justa para sus problemas.

El agua es esencial para los sistemas de procesamiento en húmedo. Además, la gestión del agua no tiene que ser una tarea tan pesada como puede parecer a veces. En McLanahan, preferimos adaptar una solución a sus necesidades específicas cuando se trata de la mayoría de los procesos, y ciertamente este no es un caso especial. 

Cuando evaluamos cómo podemos ayudarlo a gestionar el agua, a menudo consideramos un enfoque escalonado, que permite aprovechar tecnologías que se ajusten tanto a su presupuesto como a sus necesidades. ¿Qué queremos decir con enfoque escalonado? Es bastante sencillo, en realidad. Se trata de niveles basados en tres operaciones unitarias para manejar la corriente de residuos:

  1. Recuperación de ultrafinos
  2. Sedimentación
  3. Filtrado

Estos niveles pueden implementarse de forma individual o en serie, según el grado de recuperación del agua y manipulación de sólidos que pretenda alcanzar. 

Recuperación de ultrafinos

Aunque no se trata necesariamente de una operación de recuperación del agua per se, el sistema de recuperación de ultrafinos (UFR) por lo general se utiliza para descargar presión sobre la piscina de residuos al eliminar partículas de hasta 30 micras (según una gravedad específica de 2,7) y, al mismo tiempo, producir finos sumamente manipulables (es decir, transportables, acopiables). Durante muchos años, los productores tuvieron dificultades con estos finos en la corriente de residuos. En su mayor parte, se centraban en qué clase de producto podría elaborarse con estos finos o cómo podrían tratarse para llegar a un estado en el que pudieran manipularse con facilidad.

En 1993, el grupo de tecnologías de procesamiento Linatex de McLanahan puso en práctica la idea de combinar ciclones con su zaranda deshidratacíon para ofrecer esta solución. Los ciclones se configuraron para recuperar los sólidos, mientras la zaranda desaguadora, con su área abierta y baja, y su capacidad de aglutinación asociada, se utilizó para capturar los ultrafinos en los materiales de gran tamaño. Los sistemas son robustos en el sentido de que se componen de equipos muy conocidos y de probada eficacia, y pueden implementarse con facilidad, ya que están construidos como sistemas modulares que pueden montarse con varias maniobras de grúa sencillas. Desde hace un cuarto de siglo, los productores utilizan estos sistemas para prolongar la vida útil de las piscinas y aumentar la calidad del agua.

Si consideráramos el UFR por sí solo, resulta obvio que, si bien el UFR puede ayudar desde el punto de vista del mantenimiento de la piscina y una mayor calidad del agua, el agua debe desplazarse hasta la piscina y seguir un camino sinuoso a través de varias piscinas antes de poder traerla de regreso a la planta para su reutilización. El sistema de piscina, aunque en apariencia ventajoso en su existencia cotidiana, tiene costos que van más allá de la limpieza. A continuación, enumeramos algunos de los problemas:

  • Exposición de su recurso (el agua) a pérdidas por filtración de la piscina o evaporación.
  • Riesgos de seguridad para los empleados mientras trabajan cerca de las piscinas.
  • Posibilidad de recubrir reservas explotables.

Sedimentación

La sedimentación es la base de los procesos conocidos como espesamiento y clarificación. Entre los dispositivos normalmente utilizados para estas operaciones, se incluyen:

  1. Espesadores de alta velocidad
  2. Espesadores de alta densidad
  3. Espesadores de pasta
  4. Clarificadores de placas

A falta de una mejor descripción, cada una de estas unidades consiste en diferentes diseños de cubetas en las cuales se permite que los sólidos suspendidos se decanten por acción de la gravedad a través del agua en la que están dispersos. Si esperáramos a que la gravedad actuara por sí sola sobre las partículas finas, estas unidades pasarían a ser tanques de gran tamaño. Para ayudar con este proceso, las suspensiones de sólidos se desestabilizan mediante el uso de dos tipos de reactivos químicos:

  • Coagulantes
  • Floculantes

Las partículas se mantienen en suspensión debido a su tamaño pequeño (grandes fuerzas de arrastre) y a las cargas eléctricas presentes en la superficie de las partículas. Por lo general, los coagulantes tienen una carga positiva, o catiónica, y atacan la carga negativa en la superficie de las partículas, lo que reduce su capacidad de repelerse entre sí de manera eléctrica. En la naturaleza, vemos esta coagulación en acción dondequiera que un río se encuentre con un océano. El agua del océano es el coagulante en este caso porque contiene sal. Por lo tanto, las partículas finas suspendidas de arcilla que llegan al agua salobre y salada del entorno de tierra/océano ven reducida inmediatamente su carga de superficie, lo que las ayuda a coagularse y salir del estado de suspensión.

Muchas de estas sales están disponibles para las operaciones de tratamiento del agua, pero en las operaciones de minería, los polímeros catiónicos líquidos (como polyDADMAC) son los reactivos que se usan con mayor frecuencia. 

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Un espesador de alta velocidad de McLanahan.

Los floculantes a menudo consisten en moléculas de poliacrilamida de cadena larga que tienen una carga negativa o aniónica. Estos reactivos sirven para atraer partículas con carga positiva, que se unen a los sitios de la molécula con carga negativa. A medida que las partículas pequeñas de sólidos se acumulan en las cadenas, se forman áridos que adquieren suficiente masa para salirse del estado de suspensión, lo que da lugar a una fase de agua limpia y una zona de lodo espesado y decantado en el fondo del espesador. En esta situación, el lodo acumulado tiene una concentración de sólidos considerablemente mayor que el material de alimentación entrante. El agua en la cual se decantan estas partículas sube a través del espesador, donde fluye por un vertedero periférico hacia una canaleta de recolección. Esta agua por lo general se dirige a un gran tanque, donde permanece a la espera de que se la use como agua reciclada en la planta.

Cómo puede ayudarlo un espesador   

Ahora piense en lo que un espesador puede hacer por usted. A continuación, se encuentran dos balances de masas. A la izquierda, se muestra una corriente típica de efluentes de una planta de áridos. En este caso, el espesador produce una concentración de sólidos en el caudal inferior del 35 % de sólidos por peso. Como resultado, el caudal del agua clarificada que sale del desagüe es de 1.588 m3/h. Esto representa una recuperación inmediata del agua de más del 88 %. Este caudal del 1.588 m3/h no se envía a las piscinas, sino que ya está disponible para la reutilización.  

Además, si el espesador y el tanque de agua de proceso están situados en la zona de la planta, se reduce en gran medida la energía necesaria para traer el agua de regreso desde una piscina distante. 

Tal como se mencionó anteriormente, existen diversos tipos de diseños de espesadores. El diseño adecuado para su planta depende en gran parte de sus objetivos para manipular la pulpa del caudal inferior. El estilo de espesador empleado con mayor frecuencia en el sector de la minería es el de alta velocidad. Esto se debe a que no solo es el más económico desde el punto de vista del capital, sino que a menudo produce un caudal inferior de fácil manejo con bombas centrífugas para pulpa convencionales. Y como si fuera poco, es el más rentable en términos de recuperación del agua.

Es posible considerar el uso de espesadores de alta densidad si planea acopiar en seco los residuos finos mediante el procesamiento del lodo a través de un filtro prensa con placas empotradas o dispositivo similar.

Los espesadores de pasta se utilizan para lograr la máxima eliminación del agua con métodos de sedimentación solamente. Estos equipos están diseñados para producir, tal como lo indica su nombre, una pasta. Las pastas se definen como lodos en los que no hay mayor separación entre el agua libre y la pulpa.

Filtración

Es posible incrementar la recuperación del agua empleando métodos de filtración. Antiguamente, tales métodos implicaban el uso de filtros de prensa con correas, pero las mejoras y los avances recientes con los filtros de prensa con placas empotradas demostraron que esta nueva tecnología ofrece muchas más ventajas, entre las que se cuentan residuos de filtración más secos de manera sistemática, ningún uso adicional de floculante después del espesador y productos de filtración sólidos que con frecuencia cumplen con los requisitos de compactación para su almacenamiento como desechos en superficie. Teniendo en cuenta el ejemplo del balance de masas en las tablas anteriores, un filtro de prensa con placas empotradas bien podría mejorar la concentración de sólidos del lodo del 35 % a tal vez el 75 % o hasta el 85 % de sólidos por peso. A continuación, se muestra un balance de masas similar para una operación con filtros de prensa: 

Junto con el espesador mencionado más arriba, la adición de un filtro de prensa con placas empotradas presenta una recuperación del 98 % del agua de proceso. ¿Qué es lo que va a la piscina de decantación? Nada. Ahora no es necesario contar con una piscina de decantación, ya que los residuos de filtración pueden manipularse con una cinta transportadora o cargador frontal y un camión para transporte. 

A diferencia de otros que posiblemente ofrezcan soluciones iguales para todos, McLanahan tiene la capacidad de brindarle opciones útiles para sus necesidades específicas de recuperación del agua y residuos. Son varios los factores que entran en juego según las características del material con el que trabaja, las características químicas del agua y los resultados obtenidos de las operaciones que se describen más arriba.

Para asegurarnos de mantenerlo informado acerca de los valores de rendimiento reales que puede esperar con su material, contamos con un laboratorio permanente en el que realizamos pruebas de decantación tanto estáticas como dinámicas, caracterizaciones reológicas de los lodos producidos, estudios de filtración y medición por difracción láser de tamaños de partículas de hasta 0,1 micras. Todas estas pruebas nos permiten ofrecerle expectativas claras y realistas de lo que podemos lograr juntos cuando lo ayudamos con sus operaciones. 

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Etiquetas: Minería, Áridos, Manejo de relaves, Manejo del agua, Recuperación de finos