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ES2591033T3 - Flotación por aire disuelto con sistema de filtro - Google Patents

Flotación por aire disuelto con sistema de filtro Download PDF

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ES2591033T3
ES2591033T3 ES08000287.6T ES08000287T ES2591033T3 ES 2591033 T3 ES2591033 T3 ES 2591033T3 ES 08000287 T ES08000287 T ES 08000287T ES 2591033 T3 ES2591033 T3 ES 2591033T3
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filter vessel
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Robert G Crowell
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Smith and Loveless Inc
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Smith and Loveless Inc
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Abstract

Un sistema para filtrar moléculas orgánicas de una solución, que comprende: un conducto de entrada de alimentación adaptado para llevar una solución con moléculas orgánicas; un recipiente de filtro sujeto a dicho conducto de entrada a través de una entrada de alimentación, incluyendo dicho recipiente de filtro una salida de solución y una salida de evacuación orgánica en la parte superior del recipiente; con lo que la solución fluye hacia abajo a través del recipiente de filtro hacia a la salida de solución; caracterizado por una bomba adaptada para introducir aire disuelto en la solución en el conducto de entrada de alimentación, en el que dicho sistema está adaptado para filtrar moléculas orgánicas de una solución electrolítica y el recipiente de filtro incluye medios de coalescencia que comprenden un filtro de extracción por disolventes/electrolito por encima de la salida de solución en el fondo del recipiente y por debajo de la entrada de alimentación con lo que la solución electrolítica fluye hacia abajo a través de los medios de coalescencia en el recipiente de filtro.

Description

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DESCRIPCION
Flotacion por aire disuelto con sistema de filtro Campo tecnico
La presente invencion se refiere a sistemas de filtro, y mas particularmente a sistemas para filtrar materiales organicos para retirarlos de una solucion electrolftica usando procesos tanto de flotacion como de coalescencia.
Antecedentes de la invencion y problemas tecnicos planteados por la tecnica anterior
Se usan sistemas de filtro de extraccion por disolventes (SX)/electrolito para retirar moleculas organicas de una solucion electrolftica. Tales sistemas se usan, por ejemplo, en la industria minera del cobre.
Se han usado columnas de flotacion por aire con sistemas de filtro de SX/electrolito. En tales usos, en primer lugar se introduce aire disuelto en la solucion de modo que se adhiere a las moleculas organicas en el sistema, moleculas que de este modo se elevan cuando el aire flota hacia la parte superior de una columna de flotacion. Despues del proceso de flotacion por aire, la solucion se hace pasar al sistema de filtro para retirar adicionalmente las moleculas organicas que quedan en la solucion.
La figura 1 ilustra un proceso operativo de coalescencia de la tecnica anterior con un filtro de SX 10 y una columna de flotacion 12. La columna de flotacion 12 funciona delante del filtro 10 e introduce burbujas de aire en 14 en la solucion electrolftica que se alimenta en 16 a la columna de flotacion 12. Las burbujas de aire se crean regulando el aire de la planta al interior de la columna 12. Las burbujas de aire introducidas se adhieren a algunas de las moleculas organicas que, como resultado, se hacen flotar hacia la parte superior del sistema, permitiendo su retirada de la columna de flotacion en 18. Normalmente, este tipo de columnas tienen una eficacia de retirada de material organico del 45 al 60 por ciento.
La solucion electrolftica de la que se han retirado algunas de las moleculas organicas se extrae entonces en 20 de la columna de flotacion 12 y se hace pasar al filtro de SX 10 para una retirada de material organico adicional tal como se conoce e ilustra en la figura 1 (es decir, haciendo pasar la solucion a traves de medios de coalescencia 24 en el fondo del filtro 10 extrayendo la solucion de la salida 26 en el fondo).
Se apreciara que si la columna de flotacion 12 proporciona una eficacia de retirada del 60 por ciento y el filtro de SX 10 proporciona una eficacia del 90 por ciento, la columna de flotacion 12 y el filtro de SX 10 combinados tendnan aproximadamente una eficacia de retirada del 96 por ciento. Por ejemplo, si en la alimentacion 16 entran 100 PPM de moleculas organicas, entonces la solucion filtrada que sale del filtro de SX 10 tendna aproximadamente 4 PPM de moleculas organicas. Sin embargo, a caudales de alimentacion aumentados, la columna de flotacion 12 y el filtro de SX 10 combinados no son eficaces a la hora de retirar moleculas organicas. Como resultado, los productores de cobre que usan este sistema han podido producir cobre con una calidad final media y alta a los caudales de diseno, pero con caudales altos la calidad del cobre disminuina rapidamente y se producinan paradas.
Ademas, el equipo usado en este proceso de separacion doble de la columna de flotacion 12 y el filtro de SX 10 combinados no solo es costoso sino que tambien es costoso hacerlo funcionar y su mantenimiento para permitir el funcionamiento a las condiciones de diseno anualmente.
La presente invencion pretende superar uno o mas de los problemas expuestos anteriormente.
Sumario de la invencion
En un aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema para filtrar moleculas organicas de una solucion electrolftica, que incluye un conducto de entrada de alimentacion adaptado para llevar una solucion con moleculas organicas, un recipiente de filtro sujeto al conducto de entrada y una bomba adaptada para introducir aire disuelto en la solucion en el conducto de entrada de alimentacion. El recipiente de filtro incluye medios de coalescencia por encima de una salida de solucion en el fondo del recipiente y una salida de evacuacion organica en la parte superior del recipiente.
Segun la presente invencion, el recipiente de filtro y los medios de coalescencia comprenden un filtro de extraccion por disolventes/electrolito.
En otra forma de este aspecto de la presente invencion, el sistema esta configurado de modo que el caudal descendente de la solucion a traves de los medios de coalescencia es sustancialmente igual al caudal ascendente de burbujas flotantes en la solucion en el recipiente de filtro.
En otra forma mas de este aspecto de la presente invencion, la bomba esta adaptada para introducir aire disuelto a una presion sustancialmente superior a la presion interna del recipiente de filtro.
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En todavfa otra forma de este aspecto de la presente invencion, un bucle de recirculacion esta en el conducto de entrada de alimentacion, y la bomba esta en el bucle de recirculacion.
En otra forma de este aspecto de la presente invencion, una valvula de reduccion de presion ajustable esta en el conducto de entrada entre la bomba y el recipiente de filtro.
En otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un procedimiento para filtrar moleculas organicas de una solucion electrolftica, que incluye las etapas de (a) disolver aire en una solucion con moleculas organicas, (b) introducir la solucion con aire disuelto en un recipiente de filtro que tiene medios de coalescencia por encima de una salida de solucion en el fondo del recipiente y una salida de evacuacion organica en la parte superior del recipiente, (c) dejar salir la solucion de la salida de solucion para que la solucion fluya hacia abajo a traves de los medios de coalescencia, y (d) evacuar periodicamente las moleculas organicas flotantes de la parte superior del recipiente.
En una forma de este aspecto de la presente invencion, la etapa de disolucion comprende disolver aire a una presion superior a la presion en el recipiente de filtro. En otra forma, la etapa de disolucion de aire y la etapa de salida se controlan para generar un caudal de solucion descendente a traves de los medios de coalescencia que es sustancialmente igual que el caudal de flotacion ascendente de aire disuelto en el recipiente de filtro.
En otra forma de este aspecto de la presente invencion, la etapa de disolucion se consigue mediante una bomba de flotacion por aire disuelto.
En otra forma mas de este aspecto de la presente invencion, la extraccion por disolventes se realiza en una solucion que pasa a traves de los medios de coalescencia.
En todavfa otra forma de este aspecto de la presente invencion, la etapa de introduccion hace recircular al menos algo de la solucion a traves de la bomba en respuesta a una condicion de alta presion en el recipiente de filtro.
En otra forma de este aspecto de la presente invencion, la presion de la solucion de entrada se ajusta en respuesta a la presion de la solucion antes de la etapa de introduccion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra una columna de flotacion y un sistema de filtro de SX de la tecnica anterior;
la figura 2 es una primera forma de realizacion de un sistema de filtro que usa flotacion por aire disuelto segun la presente invencion; y
la figura 3 es una segunda forma de realizacion de un sistema de filtro que usa flotacion por aire disuelto segun la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
En las figuras 2 y 3 se ilustran dos formas de realizacion de un sistema de filtro de extraccion por disolventes (SX)/electrolito que incorpora el sistema de flotacion por aire disuelto (DAF) de la presente invencion. Segun la presente invencion, los sistemas de filtro 100, 200 usan burbujas de aire pequenas junto con medios de coalescencia para retirar la solucion organica de la solucion electrolftica dentro de un recipiente de filtro de SX a presion.
Espedficamente, en el sistema de filtro 100 de la figura 2, solo es necesario un filtro de SX 110 en un recipiente a presion 112. No se usa ninguna columna de flotacion. En su lugar, se usa una bomba de flotacion por aire disuelto 120 para hacer que el aire disuelto entre en la solucion electrolftica a una alta presion (por ejemplo 100 psig). Espedficamente, en la forma de realizacion de la figura 2, la bomba 120 se proporciona en un bucle de recirculacion 124 y recibe la solucion rica en electrolitos en la entrada de la bomba 120. Ventajosamente puede proporcionarse un transmisor indicador de presion (PIT) 126 para monitorizar la presion de la solucion (con aire disuelto) que sale de la bomba 120. Tambien se proporciona una valvula de reduccion de la presion 130 para permitir el control de la presion de la solucion enviada al recipiente a presion 112.
Si la presion en el recipiente 112 es demasiado elevada, en lugar de entrar en el recipiente 112, algo de la solucion que sale de la bomba 120 pasara en su lugar de nuevo a traves del bucle de recirculacion 124. Esto puede resultar particularmente ventajoso si el sistema 100 no mantiene una presion constante en el recipiente 112.
Una vez que se introduce la solucion con el aire disuelto en el recipiente a presion del filtro de SX 110, el aire disuelto se expande a la presion inferior dentro del recipiente a presion (por ejemplo, 50 psig) y se adhiere a las moleculas organicas, elevando las moleculas cuando el aire flota hacia la parte superior del recipiente 112. Como se
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describira en mas detalle mas abajo, las burbujas del aire disuelto expandido son particularmente utiles para maximizar la eficacia de retirada de las moleculas organicas.
A medida que el sistema 100 va funcionando a lo largo del tiempo, las moleculas organicas que flotan se acumularan en la parte superior del recipiente 112, y una vez que esta lo suficientemente lleno (tal como indica el transmisor de indicacion de nivel 134), se abre la salida de evacuacion organica 136 en la parte superior del recipiente 112 para que de manera periodica las moleculas organicas que flotan “burbujeen” esencialmente en la parte superior de la solucion saliendo del recipiente.
Al mismo tiempo que las moleculas organicas se hacen flotar hacia la parte superior de la solucion en el recipiente 112, la solucion fluye hacia abajo a traves del filtro de SX 110 tal como se conoce de modo que pasa hacia abajo a traves de los medios de coalescencia en el fondo del recipiente 112. En el filtro 110 ilustrado, los medios de coalescencia en el fondo del filtro 110 incluyen una capa superior 150 de antracita, una capa intermedia 152 de granate y una capa inferior 154 de arena. Tal como se conoce, los medios de coalescencia filtraran adicionalmente moleculas organicas de la solucion, extrayendose la solucion electrolftica con la mayor parte de las moleculas organicas retiradas de la salida 160 en el fondo del recipiente 112. De hecho, se apreciara que la parte inferior del filtro de SX 110 puede ser sustancialmente igual que las de los filtros de SX de la tecnica anterior, produciendose los cambios segun la presente invencion como resultado de que se produce una flotacion intencionada en la parte superior de su recipiente 112.
Tambien se apreciara que el mejor funcionamiento de este sistema 100 dara como resultado un flujo descendente de la solucion a traves de los medios de coalescencia que sustancialmente coincide con el flujo ascendente de las burbujas flotantes. De este modo, el flujo de las burbujas no interferira con el flujo de la solucion hacia abajo a traves de los medios de coalescencia, el flujo descendente de la solucion tampoco arrastrara las burbujas hacia abajo ni impedira que hagan flotar de manera eficaz las moleculas organicas segun se desee.
Por tanto, de otro modo el filtro de SX 110 puede funcionar como se conoce en la tecnica (y tambien como se ilustra en la figura 1) para filtrar adicionalmente las moleculas organicas de la solucion electrolftica usando los medios de coalescencia en su parte inferior. Sin embargo, en la solucion electrolftica, como resultado de la flotacion de las moleculas organicas en la parte superior del recipiente 112, ya puede haberse retirado el 85 por ciento de las moleculas organicas antes del filtrado a traves de los medios de coalescencia. En ese caso se apreciara que si el filtro de SX 10 proporciona una eficacia del 90 por ciento tal como en la tecnica anterior, el sistema de filtro 100 de la figura 2 tendna una eficacia de retirada de aproximadamente el 98,5 por ciento. Por ejemplo, si 100 PPM de moleculas organicas entran en la alimentacion 16, entonces la solucion filtrada que sale del filtro de SX 10 tendna solo aproximadamente 1,5 PPM de moleculas organicas.
Como resultado, el sistema de filtro puede funcionar a velocidades superiores y con menos tiempo de parada para operaciones de limpieza de filtro. En la industria minera del cobre, por ejemplo, puede producirse cobre a una calidad superior y a una velocidad de produccion aumentada en comparacion con los filtros de SX comparables de la tecnica anterior usados en combinacion con una torre de flotacion. Ademas, se produciran menos gastos de capital para el diseno de plantas nuevas y/o la expansion de instalaciones existentes. Aun adicionalmente, se reconocera que los sistemas de filtro de SX/electrolito existentes pueden modificarse facilmente para incorporar la presente invencion.
La figura 3 ilustra un sistema de filtro 200 de una forma de realizacion alternativa, en la que los componentes comparables a los de la forma de realizacion de la figura 2 tienen el mismo numero, cambiando el primer numero de “1” a “2” (por ejemplo, el filtro de SX es 210 en lugar de 110, el recipiente es 212 en lugar de 112, etc.).
En el sistema 200 de la figura 3, se usa de manera similar una bomba 220 para hacer que el aire disuelto entre en la solucion electrolftica a una alta presion, pero sin bucle de recirculacion. En este sistema 200, la salida de la bomba 220 va directamente al interior del recipiente 212, y puede ser particularmente adecuada para sistemas 200 que no tienen fluctuaciones o irregularidades significativas dentro del recipiente 212 durante el funcionamiento.
Por tanto se apreciara que introduciendo aire disuelto saturado en la solucion electrolftica como se describio anteriormente y haciendo a continuacion que la presion del entorno en el que se hace pasar la solucion se reduzca con respecto a la presion del aire disuelto, se crearan burbujas de aire que se adheriran a las moleculas organicas y haran flotar estas moleculas hacia la superficie para su retirada. Ademas, en comparacion con las burbujas de las columnas de flotacion de la tecnica anterior, las burbujas seran mas pequenas y por tanto de manera eficaz tendran mas area de superficie por unidad de volumen de burbujas, area de superficie aumentada que hara que mas moleculas organicas se adhieran a las burbujas y floten hacia la parte superior. Como resultado, la eficacia de retirada proporcionada mediante flotacion puede aumentarse de manera significativa respecto a la proporcionada por las columnas de flotacion de la tecnica anterior. Finalmente una planta de cobre, por ejemplo, podra producir un producto de calidad superior, producto que podra venderse por un precio por unidad superior.
Ademas se apreciara que reduciendo la cantidad de moleculas organicas en la solucion que se desplazan a traves de los medios de coalescencia del filtro (respecto a la cantidad en la solucion tras la retirada en una columna de
flotacion), el filtro se obstruira con menos frecuencia y por tanto no seran necesarias paradas para su limpieza con tanta frecuencia como en la tecnica anterior.
Aun adicionalmente, se apreciara que la retirada de moleculas organicas segun la presente invencion puede 5 conseguirse usando un equipo que requiere menos gastos de capital que la combinacion de la tecnica anterior de
columna de flotacion y filtro de SX. De manera similar este equipo requerira menos recursos para su diseno,
fabricacion, instalacion y mantenimiento operativo.
Pueden obtenerse aun otros aspectos, objetos y ventajas de la presente invencion a partir de un estudio de la 10 memoria descriptiva, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas. Sin embargo se entendera que la presente
invencion puede usarse en formas alternativas en las que se obtendnan menos que todos los objetos y ventajas de
la presente invencion y forma de realizacion preferida como se describio anteriormente.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema para filtrar moleculas organicas de una solucion, que comprende:
    un conducto de entrada de alimentacion adaptado para llevar una solucion con moleculas organicas;
    un recipiente de filtro sujeto a dicho conducto de entrada a traves de una entrada de alimentacion, incluyendo dicho recipiente de filtro una salida de solucion y una salida de evacuacion organica en la parte superior del recipiente;
    con lo que la solucion fluye hacia abajo a traves del recipiente de filtro hacia a la salida de solucion; caracterizado por
    una bomba adaptada para introducir aire disuelto en la solucion en el conducto de entrada de alimentacion,
    en el que dicho sistema esta adaptado para filtrar moleculas organicas de una solucion electrolftica y el recipiente de filtro incluye medios de coalescencia que comprenden un filtro de extraccion por disolventes/electrolito por encima de la salida de solucion en el fondo del recipiente y por debajo de la entrada de alimentacion con lo que la solucion electrolftica fluye hacia abajo a traves de los medios de coalescencia en el recipiente de filtro.
  2. 2. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que dicho sistema esta configurado de modo que el caudal descendente de dicha solucion a traves de dichos medios de coalescencia es sustancialmente igual al caudal ascendente de burbujas flotantes en dicha solucion en dicho recipiente de filtro.
  3. 3. El sistema segun la reivindicacion 1 o 2, en el que dicha bomba esta adaptada para introducir aire disuelto a una presion sustancialmente superior a la presion interna de dicho recipiente de filtro.
  4. 4. El sistema segun la reivindicacion 1, 2 o 3, que comprende ademas un bucle de recirculacion en dicho conducto de entrada de alimentacion, en el que dicha bomba esta en dicho bucle de recirculacion.
  5. 5. El sistema segun una de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas una valvula de reduccion de presion ajustable en dicho conducto de entrada entre dicha bomba y dicho recipiente de filtro.
  6. 6. Procedimiento para filtrar moleculas organicas de una solucion, que comprende:
    disolver aire en una solucion con moleculas organicas; introducir la solucion con aire disuelto en un recipiente de filtro que tiene una salida de solucion en el fondo del recipiente y una salida de evacuacion organica en la parte superior del recipiente;
    dejar salir la solucion de la salida de solucion para que la solucion fluya hacia abajo a traves del recipiente de filtro; y
    evacuar periodicamente las moleculas organicas flotantes de la parte superior del recipiente, caracterizado por que la solucion es una solucion electrolftica y el recipiente de filtro tiene medios de coalescencia que comprenden un filtro de extraccion por disolventes/electrolito por encima de la salida de solucion en el fondo en el recipiente, la solucion electrolftica se introduce por encima de los medios de coalescencia,
    con lo que la solucion electrolftica fluye hacia abajo a traves de los medios de coalescencia antes de salir de la salida de solucion.
  7. 7. El procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que dicha etapa de disolucion comprende disolver aire a una presion superior a la presion en el recipiente de filtro.
  8. 8. El procedimiento segun la reivindicacion 6 o 7, en el que dicha etapa de disolucion de aire y dicha etapa de salida se controlan para generar un caudal de solucion hacia abajo a traves de los medios de coalescencia que es sustancialmente igual al caudal de flotacion ascendente de aire disuelto en el recipiente de filtro.
  9. 9. El procedimiento segun la reivindicacion 6, 7 u 8, en el que dicha etapa de disolucion se consigue mediante una bomba de flotacion por aire disuelto.
  10. 10. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que la extraccion por disolventes se realiza en la solucion que pasa a traves de dichos medios de coalescencia.
  11. 11. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 10, en el que dicha etapa de introduccion hace recircular al menos algo de dicha solucion a traves de dicha bomba en respuesta a una condicion de alta presion en dicho recipiente de filtro.
  12. 12. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 11, que comprende ademas ajustar la presion de la solucion de entrada en respuesta a la presion de la solucion antes de dicha etapa de introduccion.
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