Sistema y método para la concentración de una suspensión.

Dispositivo para la concentración de una suspensión que comprende un mineral,

con una estructura de soporte para alojar módulos en su interior, comprendiendo los módulos

a. una célula de electroforesis con al menos un cátodo conectado eléctricamente y al menos un disco (50) de ánodo que puede hacerse rotar, conectado eléctricamente,

b. unidades de separación adyacentes a cada superficie de ánodo para recibir el material de torta, que comprenden un recipiente (40) y un pistón (20) adaptado a la forma del recipiente (40), en el que los hombros (30) del recipiente (40) están dimensionados para actuar como pestaña de rascado para retirar la torta o material sólido de los ánodos y el pistón (20) para presionar la torta o material recogido fuera del recipiente (40), y los hombros (30) del recipiente (40) están ajustados al disco (50) de ánodo que puede hacerse rotar adyacente,

c. medios para hacer girar los ánodos, haciendo circular la suspensión al interior y al exterior de la célula de electroforesis, y aplicar tensión a los electrodos,

en el que la unidad de separación tiene un carro (10) deslizante con una cubierta para cerrar el recipiente (40) para recoger material residual de los hombros (30) en el interior del recipiente (40) al cerrarlo, y en el que los recipientes (40) tienen forma semicilíndrica.

Sistema y método para la concentración de una suspensión Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema y a un método para la concentración de una suspensión, especialmente una suspensión que contiene mineral.

Antecedentes de la invención El procesamiento de mineral con frecuencia requiere la adición de agua. Esto puede dar como resultado una suspensión demasiado diluida que contiene el mineral de modo que es necesario concentrar los minerales finamente granulados de la suspensión para su procesamiento posterior. Dependiendo de la concentración final requerida del mineral, se usan diferentes métodos para el procedimiento de eliminación de agua. Además de los métodos como la centrifugación, la filtración o la evaporación, se conoce que la eliminación de agua de suspensiones puede conseguirse mediante electroforesis o electroósmosis que conducen a la formación de una capa sólida o torta.

El documento US 1.133.967 da a conocer un aparato para un procedimiento electroosmótico que tiene un contenedor para la suspensión y medios de agitación de la suspensión, que comprenden un ánodo y un cátodo bloqueado entre el ánodo y los medios de agitación, estando el cátodo dotado de aberturas mucho más largas que anchas. El ánodo según esta invención es cilíndrico.

El documento US 3.972.799 describe un aparato para eliminar sólidos de lodos de perforación. El aparato comprende un contenedor horizontal con una pluralidad de discos rotatorios separados a modo de palas como ánodos dispuestos entre pluralidades de paneles interconectados separados como cátodos con una parte periférica de cada disco sumergida en el lodo de perforación, haciéndose rotar los discos mediante un motor. Los sólidos en suspensión son atraídos por y se depositan como capa o película sobre superficies opuestas de los discos respectivos y unos elementos de pala rascadora estacionarios dispuestos adyacentes a los discos eliminan los sólidos depositados.

Para conseguir que quede expuesta una capa sólida o torta a partir de una suspensión, se proponen discos anódicos rotatorios en el documento US 4.107.026, que da a conocer un sistema y un método para la eliminación de agua de una suspensión de sólidos en un campo eléctrico que se mantiene de manera controlable entre un par de estructuras de electrodo autónomas opuestas, para hacer que los sólidos migren en relación con el líquido portador para formar una capa o torta sobre la respectiva estructura de electrodo autónoma, mientras que se permite que el líquido portador sea aspirado a vacío en sentido opuesto a través de la pared permeable al líquido de una estructura de electrodo autónoma hueca contraria, combinado con medios para controlar la tasa de retirada de líquido filtrado de manera acorde y compatible con la velocidad relativa de migración de los sólidos en el líquido portador y en el que dicha capa o material de torta puede separarse de dicha estructura de electrodo, por ejemplo durante la exposición de la suspensión.

Con el fin de aumentar la eficacia de la separación electroforética, el documento US 5.171.409 (el equivalente del documento EP 0 253 749) propone un procedimiento de separación continua de materiales pulverulentos sólidos, eléctricamente cargados, en forma de una suspensión en una célula de electroforesis y electroósmosis, en el que se drena una fracción del catolito, de la que una parte se trata con un agente ácido, preferiblemente gaseoso, la parte tratada se reintroduce en el compartimento de cátodo, mientras que la otra parte de la fracción drenada se elimina. Como el método y el dispositivo dados a conocer en este documento son muy complicados de manejar, existe la necesidad de un dispositivo que sea fácil de manejar en combinación con una alta tasa de rendimiento.

Aunque los procedimientos de eliminación de agua de suspensiones mediante electroforesis o electroósmosis se conocen en el estado de la técnica, ambos métodos están asociados con un grado insatisfactorio de recuperación de sólido o torta mineral, especialmente en el caso de recuperación de carbonato de calcio en forma de torta o sólido mineral pegajoso.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y un método para la concentración de una suspensión que contiene minerales, evitando las desventajas de sistemas y métodos conocidos.

Según la invención se proporciona un dispositivo según la reivindicación 1 para la concentración de una suspensión, con una estructura de soporte para alojar módulos en su interior, comprendiendo los módulos a. una célula de electroforesis con al menos un cátodo conectado eléctricamente y al menos un disco de ánodo que

puede hacerse rotar, conectado eléctricamente,

b. unidades de separación adyacentes a cada superficie de ánodo para recibir el material de torta, que comprenden un recipiente y un pistón, en el que los hombros del recipiente están dimensionados para actuar como pestañas de rascado para retirar la torta o material sólido de los ánodos y el pistón para presionar la torta o material recogido fuera del recipiente, y opcionalmente un carro deslizante con una cubierta para cerrar el recipiente, y

c. medios para hacer girar los ánodos, haciendo circular la suspensión al interior y al exterior de la célula de electroforesis, y aplicar tensión a los electrodos.

La célula de electroforesis puede ser un contenedor para albergar la suspensión, diseñado para incluir un único o múltiples compartimentos para electroforesis. En la realización preferida en la que la célula de electroforesis es una célula de múltiples compartimentos, ésta puede estar formada por placas de soldadura en el interior del contenedor, de modo que el contenedor de múltiples compartimentos está constituido por una carcasa de contenedor externa con pestañas fijadas en el interior del contenedor para formar los compartimentos. En una realización adicional preferida, el contenedor de suspensión de múltiples compartimentos es una única pieza integral.

Aunque está previsto que todo el contenedor, incluyendo un contenedor de múltiples compartimentos, funcione como cátodo, también entra dentro del alcance de la invención que el cátodo esté representado por una o más placas u otros medios situados en la célula de electroforesis. Si la célula de electroforesis o el contenedor es el cátodo, no es necesaria una unión separada a la fuente de alimentación y el contenedor de suspensión de (múltiples) compartimento (s) está eléctricamente aislado de todos los demás componentes.

Está previsto que los discos de ánodo estén parcialmente expuestos a la suspensión y parcialmente expuestos a un entorno gaseoso tal como aire. Está previsto además que los hombros de unidades de separación estén ubicados adyacentes a una parte de ánodo expuesta a un entorno gaseoso. Se prefiere que las unidades de separación estén ubicadas en una posición aproximadamente horizontal.

Se prefiere que los discos de ánodo se dispongan verticalmente dentro de un compartimento dado. Con el fin de hacer rotar los discos de ánodo, estos están preferiblemente montados sobre un árbol de accionamiento para la rotación. Además, los discos de ánodo pueden estar fijados sobre el árbol de accionamiento por medio de pestañas de fijación, que definen la distancia entre los discos de ánodo. Los ánodos, o respectivamente los discos de ánodo, estén conectados eléctricamente mediante anillos de puente previstos.

Si es necesario, debido a una composición especial de la suspensión, puede usarse una separación entre contenedores y entre discos de ánodo diferente. En una realización preferida, la pared externa del contenedor es semicilíndrica y está ajustada al diámetro de los ánodos para producir una distancia predefinida entre el cátodo y los discos de ánodo. El diseño semicilíndrico del contenedor facilita el requisito de que los ánodos sólo estén parcialmente expuestos a la suspensión.

En otra realización preferida, al menos una abertura de entrada para la suspensión está situada en la parte inferior de cada célula de electroforesis y un rebosadero en el margen superior. En una realización alternativa, las aberturas de entrada pueden estar distribuidas por la circunferencia de cada célula.

El material preferido para los ánodos es titanio con un recubrimiento anticorrosivo. Para situar los ánodos pueden usarse manguitos de acoplamiento para garantizar que se mantiene una distancia apropiada entre el/los cátodo (s) y los ánodos, siendo dicha distancia crítica para el procedimiento de eliminación de agua. Manguitos de acoplamiento y discos de ánodo alternantes pueden... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la concentración de una suspensión que comprende un mineral, con una estructura de soporte para alojar módulos en su interior, comprendiendo los módulos

a. una célula de electroforesis con al menos un cátodo conectado eléctricamente y al menos un disco (50) de ánodo que puede hacerse rotar, conectado eléctricamente,

b. unidades de separación adyacentes a cada superficie de ánodo para recibir el material de torta, que comprenden un recipiente (40) y un pistón (20) adaptado a la forma del recipiente (40) , en el que los hombros (30) del recipiente

(40) están dimensionados para actuar como pestaña de rascado para retirar la torta o material sólido de los ánodos y el pistón (20) para presionar la torta o material recogido fuera del recipiente (40) , y los hombros (30) del recipiente

(40) están ajustados al disco (50) de ánodo que puede hacerse rotar adyacente,

c. medios para hacer girar los ánodos, haciendo circular la suspensión al interior y al exterior de la célula de electroforesis, y aplicar tensión a los electrodos,

en el que la unidad de separación tiene un carro (10) deslizante con una cubierta para cerrar el recipiente (40) para recoger material residual de los hombros (30) en el interior del recipiente (40) al cerrarlo, y en el que los recipientes

(40) tienen forma semicilíndrica.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la célula de electroforesis es un contenedor (60) de múltiples compartimentos.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el contenedor (60) de suspensión de múltiples compartimentos está constituido a partir de una carcasa de contenedor (60) externa con pestañas fijadas en el interior del contenedor

(60) para formar los compartimentos.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que las pestañas están soldadas en el interior de la carcasa del contenedor (60) .

5. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el contenedor (60) de suspensión de múltiples compartimentos es una única pieza integral.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la célula de electroforesis o el contenedor

(60) de múltiples compartimentos está eléctricamente aislado de todos los demás componentes.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la célula de electroforesis o el contenedor (60) de múltiples compartimentos es el cátodo.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los discos (50) de ánodo se disponen verticalmente dentro de la célula de electroforesis o los compartimentos.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los discos (50) de ánodo están montados sobre un árbol (7) de accionamiento para la rotación.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el que los discos (50) de ánodo están fijados sobre el árbol (7) de accionamiento por medio de pestañas de fijación, que definen la distancia entre los discos (50) de ánodo

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que están previstos unos anillos de puente para conectar eléctricamente los ánodos.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que cada célula de electroforesis o compartimento tiene una abertura de entrada para la suspensión en la parte inferior y un rebosadero en el margen superior.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la estructura de soporte es un bastidor (5) hecho de aluminio.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que los ánodos son resistentes a la corrosión.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que los ánodos comprenden titanio.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que cada unidad de separación está hecha de material sintético, especialmente politetrafluoroetileno (PTFE) .

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que el pistón (20) se acciona neumáticamente.

18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el ángulo de rotación de los ánodos en cada ciclo es de aproximadamente 10º -15º .

19. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el tiempo de permanencia de los discos

(50) de ánodo es de aproximadamente 3 min.

20. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que se aplican 20 V a los electrodos.

21. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en el que la suspensión aplicada para la eliminación de agua tiene un contenido en mineral de entre el 10 y el 50% en peso seco.

22. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, en el que el mineral es carbonato de calcio dispersado negativamente.

23. Unidad de separación como parte de un dispositivo para la concentración de una suspensión que comprende un mineral según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, que comprende un recipiente (40) para recibir el material de torta de un ánodo rotatorio, estando los hombros (30) del recipiente (40) dimensionados para actuar como pestañas de rascado para retirar la torta o material sólido de los ánodos y un pistón (20) adaptado a la forma del recipiente

(40) para presionar la torta o material recogido fuera del recipiente (40) , estando los hombros (30) del recipiente (40) ajustados al disco (50) de ánodo que puede hacerse rotar adyacente y en el que los recipientes (40) tienen forma semicilíndrica, en el que un carro (10) deslizante tiene una cubierta (11) para cerrar el recipiente (40) para recoger material residual de los hombros (30) en el interior del recipiente (40) al cerrarlo.

24. Unidad de separación según la reivindicación 23, en el que la unidad de separación está hecha de material sintético, especialmente politetrafluoroetileno.

25. Unidad de separación según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 24, en el que el pistón (20) se acciona neumáticamente.

26. Método para la concentración de una suspensión que comprende un mineral usando un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 o una unidad de separación según las reivindicaciones 23 a 25, que comprende las siguientes etapas:

a. introducir una suspensión con partículas dispersadas en la célula de electroforesis de dicho dispositivo;

b. aplicar tensión a los electrodos en reposo de la célula de electroforesis;

c. hacer rotar cada ánodo un ángulo de rotación definido y separar la torta o material sólido que queda en el interior del recipiente (40) de la unidad de separación de dicho dispositivo;

d. cerrar dicho recipiente (40) con un carro deslizante;

e. presionar la torta o material sólido fuera de la unidad de separación con un pistón (20) ;

f. opcionalmente, introducir suspensión nueva en la célula de electroforesis a través de la abertura de entrada y eliminar la suspensión sobrante a través de la salida de cada célula y repetir las etapas a a f.

27. Método según la reivindicación 26, en el que el recipiente (40) de la unidad de separación se cierra con un carro (10) deslizante tras separar el material o torta en el interior del mismo.

28. Método según la reivindicación 26 ó 27, en el que el procedimiento se acciona de manera continua, a intervalos o mediante llenado en serie de cada compartimento.

29. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en el que las partículas dispersadas están cargadas negativamente.

30. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 29 en el que la suspensión contiene carbonato de calcio dispersado de manera eléctricamente negativa.

31. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, en el que la suspensión aplicada para la eliminación de agua tiene un contenido en mineral de entre el 10 y el 50% en peso seco.

32. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 31, en el que se aplica una tensión de aproximadamente 20 V.

33. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 32, en el que el ángulo de rotación es de 10º -15º .

34. Método según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 33, en el que el tiempo de subida y el tiempo de intervalo están ajustados a las características de la suspensión.