I. Posicionamiento del proceso y escenarios de aplicación
La deshidratación de minerales de cobre es un componente fundamental en las plantas hidrometalúrgicas/concentradoras de cobre. Las centrífugas decantadoras se utilizan principalmente para la separación sólido-líquido y la deshidratación de la torta de filtración de pulpa de mineral, con las siguientes aplicaciones principales:
Deshidratación de relaves por flotación: tratamiento de la pulpa de relaves después de la flotación, separación de la fase acuosa para su reciclaje y reducción del contenido de humedad de la fase sólida (torta de filtración) para cumplir con los requisitos de transporte y almacenamiento.
Deshidratación de residuos de lixiviación: manejo de la escoria después de la lixiviación en pilas/lixiviación por agitación, recuperación del lixiviado residual de la escoria y reducción del costo del tratamiento ambiental posterior.
Espesamiento y deshidratación de concentrado: Realización de una deshidratación profunda en pulpa de concentrado de cobre para cumplir con los estándares de contenido de humedad para el secado, transporte o fundición del concentrado (generalmente se requiere que el contenido de humedad de la torta de filtración sea del 10% al 18%).
Deshidratación de lodos de tratamiento de aguas residuales: tratamiento de lodos bioquímicos/fisicoquímicos provenientes del procesamiento de minerales/aguas residuales que contienen metales pesados para lograr una reducción de lodos.
II. Principio básico de funcionamiento
Gracias a la fuerza centrífuga generada por la rotación a alta velocidad, las centrífugas decantadoras sedimentan rápidamente las partículas sólidas (minerales de cobre y ganga) de la pulpa de mineral en la pared interior del tambor. La velocidad diferencial entre el transportador de tornillo y el tambor impulsa continuamente la fase sólida hacia el extremo cónico del tambor para su descarga (formando una torta de filtración deshidratada). La fase líquida se descarga a través del puerto de rebose en el extremo grande del tambor, lo que permite la separación sólido-líquido y la deshidratación.
Para pulpa de mineral de cobre con alta gravedad específica y fuerte abrasividad, generalmente se adoptan centrífugas decantadoras con una gran relación longitud-diámetro y materiales resistentes al desgaste, equipadas con un sistema de control de velocidad diferencial para ajustar con precisión la velocidad de empuje, asegurando la eficiencia de deshidratación y la vida útil del equipo.
III. Parámetros clave de selección y configuración recomendada (especial para la deshidratación de mineral de cobre)
| Elemento de parámetro | Configuración recomendada | Observaciones |
| Capacidad de procesamiento | Se ajusta según la concentración de pulpa, generalmente 20–80 m³/h por unidad; se pueden operar múltiples unidades en paralelo para minas de cobre a gran escala (por ejemplo, configuración de grupo de 37 unidades) | La capacidad de procesamiento óptima se logra cuando la concentración de pulpa es del 30% al 40%. |
| Relación longitud-diámetro del tambor | ≥4,0 (p. ej., 4,2, 4,5) | Cuanto mayor sea la relación longitud-diámetro, mayor será el tiempo de residencia y mejor el efecto de deshidratación. |
| Selección de materiales | Tambor/tornillo: acero inoxidable dúplex 2205/2507 o revestimiento resistente al desgaste de carburo de tungsteno; Carcasa: SS316L; Sellos: materiales resistentes a la pulpa y al ácido (por ejemplo, caucho de nitrilo, caucho fluorado) | La pulpa de mineral de cobre contiene partículas abrasivas y medios ácidos, por lo que se debe mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión. |
| Sistema de control de velocidad diferencial | Diferencial de regulación de velocidad de frecuencia variable (por ejemplo, diferencial de engranajes planetarios), con rango de velocidad diferencial ajustable de 0 a 30 rpm | Se adapta a diferentes concentraciones de pulpa y distribuciones de tamaño de partículas, lo que garantiza una descarga uniforme de la torta de filtración. |
| Índice de deshidratación | Contenido de humedad de la torta de filtración: 12%–18% (concentrado), 18%–25% (relaves); Claridad del líquido: SS ≤ 100 mg/L | Se puede optimizar ajustando la velocidad de rotación, la velocidad diferencial y la concentración de alimento. |
| Grado de protección/a prueba de explosiones | ATEX/IECEx Zona 2 (si se trata de medios inflamables y explosivos), protección IP54/IP55 | Se requiere protección contra el polvo y la lluvia para los concentradores exteriores. |
IV. Ventajas de la aplicación
Operación continua con gran capacidad de procesamiento: Operación ininterrumpida 24 horas al día, 7 días a la semana, con una capacidad de procesamiento de una sola unidad que supera ampliamente la de los filtros prensa de placa y marco y los filtros prensa de banda, adecuados para la producción a gran escala en grandes minas de cobre.
Alto grado de automatización: logrando un control automático completo de la alimentación, velocidad de rotación, velocidad diferencial y descarga de escoria, reduciendo la intervención manual y los costos de operación.
Excelente efecto de deshidratación con filtrado reciclable: bajo contenido de humedad de la torta de filtración, lo que facilita el transporte y el almacenamiento; alta claridad del filtrado, que se puede reutilizar directamente en el proceso de procesamiento de minerales para lograr el reciclaje de los recursos hídricos.
Área de piso pequeña: en comparación con los equipos de prensa de filtro tradicionales, ocupa un área de piso más pequeña con la misma capacidad de procesamiento, lo que es adecuado para la optimización del sitio de los concentradores.
Amplia adaptabilidad: Capaz de manejar pulpa de mineral de cobre con diferentes concentraciones (10%–45%) y tamaños de partículas (0,01–1 mm), con una fuerte adaptabilidad a las fluctuaciones de la pulpa.
V. Precauciones de aplicación in situ
Pretratamiento de pulpa:
Antes de la alimentación, las impurezas de partículas grandes (por ejemplo, piedras mayores a 5 mm) deben eliminarse a través de rejillas/hidrociclones para evitar dañar el transportador de tornillo y el tambor.
Si la pulpa tiene alta viscosidad (por ejemplo, contiene minerales arcillosos), se puede agregar una pequeña cantidad de floculante (por ejemplo, poliacrilamida PAM) para mejorar la eficiencia de sedimentación y el efecto de deshidratación.
Operación y mantenimiento de equipos:
Inspeccione periódicamente el estado de desgaste de los revestimientos/recubrimientos resistentes al desgaste y reemplácelos de manera oportuna.
Reemplace periódicamente el aceite lubricante y los sellos para evitar fugas de líquido y fallas del equipo.
Establecer un registro de operación del equipo, registrando parámetros como concentración de alimentación, velocidad de rotación, velocidad diferencial y contenido de humedad de la torta de filtración para facilitar la optimización del proceso.
Protección y seguridad del medio ambiente:
El filtrado debe analizarse para comprobar que cumple con el estándar antes de reutilizarlo o descargarlo para evitar la contaminación por metales pesados.
Se deben tomar medidas de reducción de ruido y prevención de vibraciones durante el funcionamiento del equipo, y los operadores deben usar equipo de protección.
Si se tratan medios tóxicos como el cianuro, se deben equipar las correspondientes instalaciones de protección de seguridad y de tratamiento de emergencia.
VI. Referencia de caso típico
Una empresa de mineral de cobre de los Países Bajos adoptó 37 centrífugas decantadoras de gran relación longitud-diámetro (fabricadas en acero inoxidable dúplex, con una capacidad de procesamiento de 50 m³/h por unidad) para la deshidratación de relaves de flotación. El contenido de humedad de la torta de filtración se mantuvo estable entre el 16 % y el 18 %, y la tasa de reutilización del filtrado alcanzó el 95 %, lo que redujo significativamente el consumo de agua y los costos de transporte de relaves.
