CINÉTICA DE FLOTACIÓN DE LODOS FINOS DE CARBÓN Juan Sebastián Guerrero Pérez - Juan Manuel Barraza Burgos, Ph.D.1
Pedro Colom2
1Escuela de Ingeniería Química – Universidad del Valle, Cali (Colombia)
2Carbones del Cerrejón Limited, Guajira (Colombia)
III Congreso Brasilero de Carbón Mineral Gramado, RS – Agosto 2011
CONTENIDO
• Introducción
• Modelos cinéticos considerados
• Metodología experimental
• Resultados y Discusión
• Conclusiones
INTRODUCCIÓN
• Lodos finos de carbón Lavado de carbones altos en
materia mineral
• Disposición Embalses y lagunas Perdidas económicas y
consecuencias ambientales
Fuente de energía + Beneficios
Recuperación de la materia orgánica
INTRODUCCIÓN
• Técnicas de Beneficio Recuperación de la materia
orgánica
• Flotación burbujeante Finos (Dp < 250m) Diferencias fisicoquímicas de la
superficie de las partículas
• Cinética Implementación de la técnica de
flotación a nivel industrial
INTRODUCCIÓN
• Importancia del modelo matemático
• Variables Complejidad
• Distintos modelos con aplicaciones restringidas
MODELOS CONSIDERADOS
Modelo de tres parámetros–Flotación lenta y rápida (Kelsall, 1962)
Modelo de dos parámetros – Rectangular (Meyer y Klimpel, 1984)
Modelo de tres parámetros – Gamma (Huber-Panu, 1976)
METODOLOGÍA
Lodos finos de carbón Mina Cerrejón (Guajira – Colombia) %Ceniza (bs) 58.63 % P.C.: 3073 Btu/lb Colector Queroseno [2lb/ton de LS] Espumante Aerofroth 65 [10, 15 y 20ppm] Celda de flotación Tipo Denver Pulpa 5% sólidos, 1400rpm
METODOLOGÍA
Arranque
• Agua • Colector • Lodo seco • Espumante
Flotación
• Aire • Recolección de
8 flotados. • Filtración y
secado
Análisis
• Humedad residual
• Ceniza • %R.O. vs. t
• Pruebas cinéticas de flotación en celda
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Curvas cinéticas a distintas concentraciones de espumante.
2lb/ton LS Queroseno, Pulpa 5% Sólidos, 1400rpm
0
20
40
60
80
100
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Re
cu
pe
ra
ció
n,
%
Tiempo de retención (min)
10ppm
15ppm
20ppm
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Modelo de Kelsall
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Pa
rá
me
tro
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Ks
, m
in-1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Kf,
min
-1
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Modelo de Meyer y Klimpel
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Re
cu
pa
re
ac
ión
fin
al
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
K,
min
-1
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Modelo de Huber-Panu
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Re
cu
pe
ra
ció
n f
ina
l
0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
Pa
rá
me
tro
P
0
0,25
0,5
0,75
1
Pa
rá
me
tro
la
md
a
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
• Grado de ajuste de los modelos contemplados
Modelo R2 mínimo Error máx.
Kelsall 0.9901 0.0203
Meyer y Klimpel 0.9880 0.0218
Huber-Panu 0.9985 0.0079
CONCLUSIONES
La recuperación final y la rapidez con la que se realiza la recuperación del material orgánico, aumentan al emplear mayores concentraciones de espumante
La mayor recuperación orgánica (75%) se obtuvo a 20ppm de espumante La flotación de lodos finos de carbón puede describirse con los modelos de Kelsall, Meyer y Klimpel y Huber-Panu. El mejor ajuste de las curvas cinéticas se obtuvo con el modelo de Huber-Panu
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Colombiano de Ciencia y Tecnología (Colciencias) A Carbones del Cerrejón Limited Al Grupo de Ciencia y Tecnología del Carbón de la Universidad del Valle Proyecto de investigación “Limpieza de carbones del Cerrejón bajos en poder calorífico usando una columna de flotación a escala piloto”