MX2014004318A - Metodo para preparar un pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtrado de un filtro de pulido, filtro de pulido y su uso. - Google Patents

Abstract

Un método y equipo para preparar un pre-recubrimiento (3) sobre la superficie del medio (2) de filtrado de un filtro de pulido (1). La característica esencial en la invención es que en el filtro de pulido, el pre-recubrimiento se forma ya sea exclusivamente o conjuntamente a partir de la corriente de fondo que se crea en un proceso de separación.

Description

MÉTODO PARA PREPARAR UN PRE-RECUBRIMIENTO SOBRE LA SUPERFICIE DEL MEDIO DE FILTRADO DE UN FILTRO DE PULIDO, FILTRO DE PULIDO Y SU USO Campo de la Invención La invención se refiere a un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 para la preparación de un pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtrado de un filtro de pulido. La invención también se refiere a un equipo de filtro de pulido de acuerdo con la reivindicación 8, y al uso de acuerdo con la reivindicación 15.

Antecedentes de la Invención Se conocen bien varios métodos de filtración. Uno de los métodos más exigentes es el de la filtración de pulido. Allí, el principio básico consiste en reducir el contenido de sólidos en líquidos de proceso hacia abajo hasta un nivel extremadamente bajo, en algunas aplicaciones aún por debajo de fracciones de una billonésima. Los filtros de pulido pueden ser utilizados en muchas diferentes aplicaciones, por ejemplo, en la industria química y de procesos. Los filtros de pulido también pueden ser utilizados en plantas metalúrgicas que utilizan procesos de concentración electrolítica para la eliminación de impurezas. Las plantas de procesamiento de oro y cinc son muy capaces de utilizar filtros de pulido.

El propósito de la filtración de pulido es el de separar, tan completamente como sea posible, las partículas sólidas extremadamente pequeñas que están contenidas en un líquido. El tamaño de las partículas varía. Típicamente el tamaño es más pequeño de 1,000 nm, y en promedio está dentro del intervalo de 40 a 400 nm. Generalmente las partículas de este tamaño son conocidas en idioma Inglés como submicras, esto es, partículas que poseen un tamaño del orden de menos de un micrómetro. En esta invención, estas son denominadas como partículas nanodimensionadas, lo cual se refiere a la misma cosa. Pueden utilizarse diferentes tipos de equipo para la medición del tamaño de las partículas, por ejemplo, el medidor de turbidez de Hanna Instruments HI 93703. Este dispositivo está basado en una fuente de luz de 825 nm, y la medición se lleva a cabo como una reflexión de 90 grados para lecturas por debajo de las 40 FTU.

Cuando el contenido de sólidos de los líquidos de proceso se reduce hacia un nivel muy bajo, y el tamaño de partícula permanece siendo tan pequeño como esto, existen varios problemas en el proceso de filtración. Especialmente estas partículas nanodimensionadas, esto es, partículas con un tamaño menor de un micrómetro, tienden a bloquear el medio de filtrado en un corto tiempo. Se crea un problema particular por la capa impermeable al líquido que se forma sobre la superficie y los poros del medio de filtrado.

De esta manera el medio de filtrado, tal como un medio cerámico o paño de filtro, se bloquea rápidamente, lo cual afecta de manera directa la eficiencia de la filtración. Esto a su vez aumenta los costos de filtración, tales como los costos causados directamente por el material del filtro, así como también los costos de mantenimiento y de servicio. Más aún, los costos del medio de ayuda, así como también los volúmenes de desperdicios y de post-procesamiento, aumentan. Estos son aspectos extremadamente importantes considerando que en la industria de procesos, son particularmente bien recibidos la eficiencia y todos los posibles beneficios en costos.

Compendio y objetivos de la Invención De acuerdo con la invención, se ha concebido un arreglo en donde los problemas enlistados anteriormente pueden ser resueltos. En el arreglo de acuerdo con la invención, es esencial hacer uso de un material autógeno creado en el proceso como un medio de ayuda de filtro que comprende un pre-recubrimiento. Aquí el término "pre-recubrimiento" se refiere a un medio de ayuda de filtro que se forma esencialmente sobre la superficie del medio de filtrado, o que se forma para estar en conexión con dicho medio. Esta especie de segunda capa de filtrado formada sobre el filtro, tal como el paño de filtro, sustancialmente mejora la eficiencia de filtrado. Al mismo tiempo, se puede hacer un mejor uso del proceso completo.

En un arreglo de acuerdo con la invención, la filtración de pulido se utiliza más eficientemente que en la técnica anterior, y al mismo tiempo, se optimiza la operación de todo el equipo. La naturaleza inventiva del proceso de filtrado de acuerdo con la invención se basa particularmente en el hecho de que el proceso en cuestión es la filtración de pulido en donde se hace uso de un pre-recubrimiento autógeno. Aquí el término "autógeno" significa que el pre-recubrimiento se forma esencialmente del mismo material que el material que va a ser filtrado. En la práctica, solo el tamaño de partícula del material es diferente, ya sea completamente o parcialmente. De este modo es particularmente esencial para la invención hacer uso de la corriente de fondo creada en el proceso, con un tamaño de partícula mayor que en la corriente de rebosadero, de la cual se forma la corriente de fondo, por una filtración rápida, un pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtrado, para servir como un medio de ayuda al filtro. Dicha corriente de fondo, que sirve como un medio de ayuda del filtro, mejora la separación por la filtración de los sólidos contenidos en la corriente de rebosadero del proceso y que tiene un tamaño de partícula más pequeño que el de la corriente de fondo, sin bloquear el medio de filtrado. El medio de ayuda del filtro sirve como una especie de filtro poroso en el cual los sólidos alimentados a una velocidad de alimentación baja son filtrados, posiblemente también precipitados, absorbidos o cristalizados.

El objetivo de la presente invención consiste en lograr un arreglo completamente nuevo para mejorar la filtración por medio de un filtro de pulido, de forma que la eficiencia de filtrado se mejora sustancialmente. Pueden emplearse diferentes tipos de filtros como el filtro de pulido. Un filtro particularmente ventajoso es un filtro de pulido presurizado, por ejemplo el Larox Polishing Filter de Outotec, esto es, el filtro LSF, o el Larox Vertical Polishing Filter de Outotec, esto es, el filtro VPF, en donde la operación se basa en un recipiente a presión y en bastidores revestidos con paño que se proveen allí, bastidores en los cuales se lleva a cabo el proceso de filtrado. Además de los filtros LSF o VPF, también pueden utilizarse otros tipos de filtro, por ejemplo filtros de pre-recubrimiento, filtros de tambor con pre-recubrimiento, filtros de cámara, filtros de hojas de presión o filtros de pulido de bolsa o cerámicos de tipo candela. La característica esencial en la invención es el método para formar una capa de pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtro, y el equipo para utilizar dicho método. Más precisamente, la invención se caracteriza por lo que se establece en las reivindicaciones anexas.

Un aspecto de la invención es un método para formar un pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtrado de un filtro de pulido, en donde el pre-recubrimiento se forma ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de un separador sedimentario o clarificador y en que el pre-recubrimiento sirve como un medio de ayuda del filtro en la filtración de pulido de la corriente de rebosadero de dicho separador sedimentario o clarificador.

En una modalidad del método, el pre-recubrimiento sirve como un medio de ayuda del filtro en una filtración de pulido presurizada, sobre la superficie y/o en la estructura de la cual hay sólidos del tamaño de nano-partículas separados de la corriente de rebosadero que tienen un tamaño de partícula más pequeño que en la corriente de fondo.

En una modalidad del método, la corriente de fondo que tiene un tamaño de partícula más grande sirve como un medio de ayuda de filtro formando un pre-recubrimiento poroso, en el cual los sólidos del tamaño de nano partículas que son alimentados a una velocidad de filtrado lenta y que tienen un tamaño de partícula más pequeño son filtrados, precipitados, adsorbidos y/o cristalizados.

En una modalidad del método, las partículas del medio de ayuda del filtro creado por el pre-recubrimiento formado de la corriente de fondo sirven como cristales semilla, en los cuales las partículas contenidas en la solución sobresaturada de la corriente de rebosadero son cristalizadas.

En una modalidad del método, el tamaño de los cristales/partículas contenidas en la corriente de fondo y en la corriente de rebosadero son generalmente menores a 1 ,000 nm, con un promedio de 40 - 400 nm.

En una modalidad del método, el pre-recubrimiento está formado de esencialmente la misma sustancia que la sustancia que va a ser filtrada.

En una modalidad del método, en la corriente de fondo y en la corriente de rebosadero se comprenden aquellas de un clarificador de CaS04.

En una modalidad del método, el pre-recubrimiento usado en el método es conducido de regreso a la filtración de pulido, para ser reutilizado como el medio de ayuda del filtro que crea el pre-recubrimiento.

Otro aspecto de la invención es un filtro de pulido, el medio del filtro el cual comprende un pre-recubrimiento, en donde el pre-recubrimiento se forma ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de un separador sedimentario o clarificador, y que el pre-recubrimiento está dispuesto para servir como un medio de ayuda de filtro en la filtración de pulido de la corriente de rebosadero de dicho separador sedimentario o clarificador.

En una modalidad del filtro de pulido, el pre-recubrimiento se forma como un medio de ayuda de filtrado de un filtro de pulido presurizado, sobre la superficie y/o en la estructura de la cual se separan sólidos del tamaño de nano partículas a partir de una corriente de rebosadero que tiene un tamaño de partícula más pequeño que el de la corriente de fondo.

En una modalidad del filtro de pulido, los sólidos procedentes de la corriente de fondo que tienen un tamaño de partícula mayor que los de la corriente de rebosadero son dispuestos como un medio de ayuda de filtro que comprende el pre-recubrimiento en conexión con el medio de filtrado de la filtración de pulido, de este modo incrementando el filtrado, precipitación, adsorción y/o cristalización de los sólidos de tamaño de nano partículas contenidos en la corriente de rebosadero que tienen un tamaño de partícula más pequeño que los de la corriente de fondo.

En una modalidad del filtro de pulido, las partículas del medio de ayuda del filtro que comprende el pre-recubrimiento y formadas de la corriente de fondo son dispuestas para servir como cristales semilla, en los cuales las partículas contenidas en la solución sobresaturada de la corriente de rebosadero (6) se cristalizan.

En una modalidad del filtro de pulido, el medio de ayuda de filtro dispuesto en el filtro de pulido (1) permite la filtración de tales sólidos de tamaño de nano-partículas de la solución de proceso en donde el tamaño de partícula es generalmente menor a 1 ,000 nm, en promedio de 40 - 400 nm.

En una modalidad del filtro de pulido, el equipo incluye elementos para conducir el pre-recubrimiento usado de regreso hacia la filtración de pulido, para ser reutilizado en la formación del pre-recubrimiento que sirve como un medio de ayuda de filtro.

Aun otro aspecto de la invención consiste en el uso de un filtro de pulido para la filtración de pulido de la corriente de rebosadero de un separador sedimentario o clarificador, en donde el pre-recubrimiento se forma sobre la superficie del medio de filtrado del filtro de pulido ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de dicho separador sedimentario o clarificador.

Breve Descripción de los Dibujos La invención se describe con más detalle a continuación, con referencia a los dibujos anexos, en donde La Figura 1 es una ilustración simplificada de un método y equipo de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2 es una ilustración simplificada de como se forma la superficie del pre-recubrimiento en la parte superior del medio de filtro.

Descripción Detallada de Modalidades Preferidas de la Invención La Figura 1 ilustra una modalidad del método de acuerdo con la invención, en donde se forma una capa de pre-recubrimiento 3 sobre la superficie del medio de filtro 2 de un filtro de pulido a presión 1. Dicha capa de pre-recubrimiento 3 se forma ya sea completamente o parcialmente de una corriente de fondo, cristales o sólidos precipitados obtenidos de un proceso de separación, y de este modo el pre-recubrimiento 3 sirve como un medio autógeno de ayuda de filtrado en el método.

De acuerdo con el paso I de la Figura 2, el pre-recubrimiento 3 es ventajosamente alimentado a un filtro de pulido vacío 1, que incluye un elemento de filtro 4, un medio de filtro 2, tal como un paño de filtro, y un conducto del filtrado 5. Cuando el pre-recubrimiento 3 es alimentado al filtro 1 , este forma una capa uniforme sobre la superficie del medio de filtro 2, tal como un paño de filtro. De acuerdo con el paso II, el líquido se filtra a través del paño dentro del conducto de filtrado 5. Después de formar la capa de pre-recubrimiento 3, los sólidos que van a ser filtrados, tales como una corriente de rebosadero 6, son alimentados al filtro 1. El filtrado es llevado a cabo por medio de la capa de pre-recubrimiento 3 y el medio de filtro 2, de acuerdo con el paso III, de forma tal que los pequeños cristales 7 del tamaño de nano-partículas son filtrados por el pre-recubrimiento 3 que sirve como medio de ayuda de filtro, o por la superficie de éste. De este modo el medio de ayuda de filtro que comprende el pre-recubrimiento 3 sirve como una especie de filtro poroso en el cual son filtrados los sólidos 7 alimentados a una velocidad de alimentación baja, posiblemente también precipitados, adsorbidos o cristalizados.

El uso de un material autógeno, esto es, material obtenido del proceso, como el medio de ayuda del filtro que forma el pre-recubrimiento 3, es estable en el proceso y no causa ni residuos de impurezas en el líquido del proceso ni aumenta los flujos de masa en la planta. De este modo dicho uso reduce los volúmenes de subproducto del proceso y las pérdidas de materiales valiosos. El pre-recubrimiento autógeno y los sólidos filtrados también pueden ser regresados al proceso. Más aún, el método permite el filtrado de los cristales 7 de un tamaño de nano-partículas, esto es, sólidos con un tamaño de partícula de aproximadamente 40 - 400 nm en promedio, a partir del líquido de proceso. Consecuentemente, por medio de un arreglo de acuerdo con la invención, es posible aumentar la eficiencia de filtrado, reducir los residuos de proceso o los posibles desechos y minimizar los costos de filtración.

Un ejemplo ventajoso de un método que utiliza la invención es la filtración de pulido de la corriente de fondo de sulfato de calcio (CaS04) haciendo uso de la filtración de pulido con un pre-recubrimiento autógeno. En una filtración ejemplar que fue llevada a cabo, el medio de ayuda de filtro empleado que forma el pre-recubrimiento fue una corriente de fondo procedente de un separador sedimentario de yeso.

El arreglo de acuerdo con la invención se alcanzó sobre la base de varios experimentos y corridas de prueba, debido a partir de la experiencia previa se encontró problemático que con el paso del tiempo, el yeso se cristalizaba en el medio de filtrado del filtro de pulido, causando de este modo que se bloqueara. Por lo tanto la corriente de rebosadero del clarificador de CaS04 no puede, en la mayoría de los casos, ser filtrada directamente por filtración de pulido. La corriente de rebosadero cristaliza rápidamente una capa impermeable al líquido sobre la superficie del medio de filtrado. Por medio de un arreglo de acuerdo con la invención, esto puede evitarse usando la corriente de fondo del clarificador de CaS04 como material de pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtro. El método se hace incluso más efectivo cuando el pre-recubrimiento usado es recirculado de regreso a la filtración de pulido, para ser reutilizado como medio de ayuda de filtrado. Ventajosamente el filtro de pulido usado en el método es un filtro LSF, por medio del cual se lleva a cabo la filtración de la corriente de rebosadero del CaS04.

Otro ejemplo ventajoso de un método que utiliza la invención es la recuperación de manganeso por ejemplo a partir de la corriente de rebosadero de la neutralización de terminado mediante la aplicación de filtración de pulido empleando un pre-recubrimiento autógeno. En una filtración ejemplar llevada a cabo, el pre-recubrimiento autógeno que sirve como el medio de ayuda del filtro se formó por medio de la utilización de la corriente de rebosadero procedente de la neutralización de terminado y la corriente de fondo procedente del separador sedimentario de yeso, el cual es principalmente sulfato de calcio (CaS04).

El objetivo era hacer que el sulfato de manganeso, MnS04, ya sea que se cristalizara en la capa del pre-recubrimiento o que se quedase en la capa del pre-recubrimiento que sirve como el medio de ayuda de filtro. Primero se formó una capa de pre-recubrimiento sobre la superficie del paño del filtro de pulido, y la filtración de la corriente de rebosadero procedente de la neutralización de acabado se continuó sin interrupciones después de formar el pre-recubrimiento autógeno. En base a los resultados del análisis a partir de una corrida de prueba realizada a una velocidad de flujo baja, se encontró que la retención del sulfato de manganeso era mayor que 99.8%. El método se hizo incluso más efectivo cuando el pre-recubrimiento usado se reciclaba de regreso al proceso, para ser reutilizado como un medio autógeno de ayuda de filtro. Ventajosamente el filtro de pulido usado en el método es un filtro LSF, por medio del cual se lleva a cabo la filtración de la corriente de rebosadero que contiene MnS04.

De acuerdo con la invención, es esencial que al aplicar el nuevo sistema de pre-recubrimiento autógeno, se logra un pre-revestimiento ventajoso que se forma del mismo material que el material que va a ser filtrado, o de material obtenido del mismo proceso que el material que va a ser filtrado. La invención hace que la filtración de separación de los sólidos sea más efectiva y al mismo tiempo mejora la recuperación de nano-partículas. Una solución saturada precipita/cristaliza casi la totalidad del calcio en la capa de pre-recubrimiento o sobre la superficie de ésta de acuerdo con la primera modalidad ejemplar, o el manganeso de acuerdo con la segunda modalidad ejemplar, sin interferir, no obstante, de ninguna forma con el proceso de filtración de pulido.

Una persona capacitada en la técnica apreciará que la invención no se restringe a las modalidades descritas anteriormente, sino que las modalidades pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

Reivindicaciones

1. Un método para formar un pre-recubrimiento (3) sobre la superficie del medio de filtrado (2) de un filtro de pulido (1), que se caracteriza en que el pre-recubrimiento (3) se forma ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de un separador sedimentario o clarificador y en que el pre-recubrimiento sirve como un medio de ayuda de filtro en filtración de pulido de la corriente de rebosadero de dicho separador sedimentario o clarificador.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza en que el pre-recubrimiento (3) sirve como un medio de ayuda de filtrado en filtración del pulido a presión, sobre la superficie y/o en la estructura del cual hay sólidos del tamaño de nano-partículas (7) separados de la corriente de rebosadero (6) que tienen un tamaño de partícula más pequeño que el de la corriente de fondo.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza en que la corriente de fondo que tiene un tamaño de partícula más grande sirve como un medio de ayuda de filtro que forma un pre-recubrimiento poroso (3), en el cual los sólidos del tamaño de nano-partículas (7) que son alimentados a una velocidad de filtración lenta y tienen un tamaño de partícula más pequeño son filtrados, precipitados, adsorbidos y/o cristalizados.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, que se caracteriza en que las partículas del medio de ayuda de filtro creado por el pre-recubrimiento (3) formadas de la corriente de fondo sirven como cristales semilla, en los cuales se cristalizan las partículas contenidas en la solución sobresaturada de la corriente de rebosadero (6).

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, que se caracteriza en que el tamaño de los cristales/partículas contenidas en la corriente de fondo y la corriente de rebosadero es generalmente menor a 1 ,000 nm, en promedio de 40 -400 nm.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el pre-recubrimiento se forma esencialmente de la misma sustancia que la sustancia que va a ser filtrada.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, que se caracteriza en que la corriente de fondo y la corriente de rebosadero comprenden aquellas de un clarificador de CaS04.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, que se caracteriza en que el pre-recubrimiento (3) usado en el método es conducido de regreso a la filtración de pulido, para ser reutilizado como el medio de ayuda de filtro que crea el pre-recubrimiento.

9. Un filtro de pulido (1), cuyo medio de filtrado comprende un pre-recubrimiento (3), que se caracteriza en que el pre-recubrimiento (3) se forma ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de un separador sedimentario o clarificador, y en que el pre-recubrimiento está dispuesto parar servir como un medio de ayuda de filtro en la filtración de pulido de la corriente de rebosadero de dicho separador sedimentario o clarificador.

10. Un filtro de pulido de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que el pre-recubrimiento (3) se forma como un medio de ayuda de filtrado de un filtro de pulido a presión, sobre la superficie y/o en la estructura del cual hay sólidos (7) del tamaño de nano-partículas separados de una corriente de rebosadero (6) que tiene un tamaño de partícula más pequeño que el de la corriente de fondo.

11. Un filtro de pulido de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, que se caracteriza en que los sólidos de la corriente de fondo que tienen un tamaño de partícula más grande que los de la corriente de rebosadero son dispuestos como un medio de ayuda de filtro que comprende el pre-recubrimiento (3) en conexión con el medio de filtrado (2) de la filtración de pulido, de este modo incrementando la filtración, precipitación, adsorción y/o cristalización de los sólidos (7) del tamaño de nano-partículas que están contenidos en la corriente de rebosadero que tienen un tamaño de partícula más pequeño que los de la corriente de fondo.

12. Un filtro de pulido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 11, que se caracteriza en que las partículas del medio de ayuda de filtro comprenden el pre-recubrimiento (3) y formadas de la corriente de fondo están dispuestas para servir como cristales semilla, en los cuales cristalizan las partículas contenidas en la solución sobresaturada de la corriente de rebosadero (6).

13. Un filtro de pulido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 12, que se caracteriza en que el medio de ayuda de filtro dispuesto en el filtro de pulido (1) permite la filtración de tales sólidos del tamaño de nano - partículas a partir de la solución de proceso en donde el tamaño de partícula es generalmente de menos de 1,000 nm, en promedio de 40 - 400 nm.

14. Un filtro de pulido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 13, que se caracteriza en que el equipo incluye elementos para conducir al pre-recubrimiento usado (3) de regreso a la filtración de pulido, para ser reutilizado en la formación del pre-recubrimiento que sirve como un medio de ayuda de filtro.

15. El uso de un filtro de pulido para la filtración de pulido de la corriente de rebosadero de un separador sedimentario o clarificador, que se caracteriza en que se forma un pre-recubrimiento sobre la superficie del medio de filtrado del filtro de pulido ya sea completamente o parcialmente de la corriente de fondo de dicho separador sedimentario o clarificador.