Selección de filtro de banda al vacío: dimensionamiento y lavado de torta

El filtro de banda al vacío es la opción por defecto cuando una planta hidrometalúrgica debe deshidratar y lavar tortas de drenaje rápido de forma continua, logrando típicamente 90-95% de remoción de solutos en dos o tres lavados a contracorriente con 40-70 kPa de vacío. Esta guía cubre el dimensionamiento: ajuste al servicio, parámetros de diseño, un cálculo de área resuelto y la comparación con prensas y filtros de tambor.

Puntos clave

  • La banda conviene a sólidos cristalinos o granulares de asentamiento rápido y drenaje libre, donde el lavado de torta impulsa la recuperación aguas abajo.
  • Dimensione el área efectiva con una tasa de filtración confirmada por pruebas, típicamente 200-2,000 kg/m2 h según el material.
  • Una eficiencia de 90-95% de remoción de solutos es realista con dos o tres lavados a contracorriente.
  • Seleccione permeabilidad de tela, nivel de vacío y relación de lavado en conjunto: interactúan con fuerza y deben verificarse con pruebas.
  • Frente a una prensa, la banda gana en lavado continuo y disponibilidad; la prensa gana en humedad final.

Dónde encaja en la planta

La separación sólido-líquido define cuánto valor soluble viaja con el licor y cuánta impureza se queda con los sólidos. La banda horizontal ocupa un nicho concreto: operación continua, lavado en línea y costo de capital moderado por metro cuadrado. Sus servicios clásicos son reconocibles: en cobre, lava residuos de extracción por solventes y sólidos de neutralización para devolver ácido y cobre al circuito en lugar de enviarlos a relaves; en zinc, deshidrata yeso de neutralización y residuos de lixiviación; en níquel laterítico y proyectos de hidróxido mixto, procesa sales cristalizadas e intermedios lavados; en oro, maneja concentrados de flotación lavados y relaves neutralizados.

El hilo común es el material: la máquina premia alimentaciones que asientan rápido, forman torta permeable y drenan libremente —yeso cristalino, residuo de lixiviación con ganga gruesa, sales como sulfato de sodio o de magnesio y concentrados granulares—. Donde la alimentación es fina, lenta o compresible, la economía se inclina hacia la filtración a presión.

Parámetros de dimensionamiento

Parámetro Rango típico Nota
Ancho de banda 1.0-3.0 m Bastidores estándar de 1.0, 1.6, 2.0, 2.4 y 3.0 m
Área efectiva 5-120 m2 Ancho x longitud efectiva (formación + lavado + secado)
Velocidad de banda 0.5-8 m/min Variable; más lenta para tortas gruesas
Espesor de torta 10-30 mm Bajo 10 mm la descarga y el lavado de tela se vuelven poco fiables
Vacío 40-70 kPa 45-55 kPa para sales cristalinas; 55-70 kPa para residuos finos
Flujo de aire por torta 0.5-1.5 m3/m2 min Fija el tamaño de la bomba de vacío
Relación de lavado 1.0-2.5 kg/kg sólidos secos Dos o tres etapas a contracorriente
Eficiencia de lavado 90-95% Indicativo; confirmar con pruebas

Tres parámetros merecen detalle. Primero, el reparto de zonas: la longitud efectiva se divide en formación, lavado y secado, y las proporciones son decisión de proceso, no un valor mecánico por defecto; un servicio con dos etapas de lavado puede asignar 30-35% a formación, 40-45% a lavado y el resto a secado. Equivocar ese reparto es la causa más común de una máquina que filtra bien pero lava mal. Segundo, vacío y caudal de aire definen el sistema: el aire por metro cuadrado es el número exigente, varía enormemente entre una sal cristalina gruesa y un residuo fino, y el receptor de filtrado debe diseñarse para el peor caso. Tercero, la tela cierra el círculo: el monofilamento, con fibras lisas y redondas, resiste el cegado y ofrece permeabilidades de 300-2,000 L/m2 h; el multifilamento atrapa partículas más finas a cambio de menor permeabilidad. Para servicio hidrometalúrgico dominan poliéster o polipropileno monofilamento por resistencia química y vida útil; la vida en servicio abrasivo va de tres a doce meses.

Cálculo de área con ejemplo

Fije el rendimiento de sólidos secos, aplique la tasa de filtración de las pruebas, corrija por disponibilidad y elija geometría estándar. Para 15 t/h (15,000 kg/h) de residuo de extracción por solventes con 800 kg/m2 h a 60 kPa medidos en piloto, el área neta es 15,000 / 800 = 18.75 m2. Con 85% de disponibilidad: 18.75 / 0.85 = 22.1 m2. La selección estándar más cercana es banda de 2.4 m con 10.0 m de longitud efectiva, 24.0 m2, lo que da una tasa real de 625 kg/m2 h. Con torta de 12 mm y densidad aparente húmeda de 1,600 kg/m3, la carga es 19.2 kg/m2 por paso, así que la velocidad necesaria es 625 / 19.2 = 33 m/h, unos 0.55 m/min, dentro del rango 0.5-8 m/min. El sistema de vacío sigue del área: a 0.9 m3/m2 min indicativos, 24 m2 piden 22 m3/min a 60 kPa, lo que apunta a una bomba de anillo líquido de 50-60 kW instalados.

Material Tasa indicativa (kg/m2 h) Vacío (kPa) Humedad típica
Yeso de neutralización 500-1,500 40-60 15-25%
Residuo de lixiviación (fracción gruesa) 200-600 55-70 18-28%
Sal cristalizada (sulfato de sodio) 800-2,000 40-55 5-12%
Concentrado de flotación granular 300-800 50-65 12-20%

Banda, prensa o tambor

Criterio Banda al vacío Filtro prensa Tambor al vacío
Fuerza impulsora Vacío, 40-70 kPa Presión de bomba, 400-1,600 kPa Vacío, 40-70 kPa
Operación Continua Por lotes Continua
Lavado de torta Excelente, en línea Posible pero ineficiente Pobre a moderado
Humedad final 10-28% 8-20% 12-30%
Disponibilidad 85-90% 60-75% Alta
Mejor alimentación Asentamiento rápido, drenaje libre Fina, lenta, compresible Rápida, sin lavado crítico

Para residuo de extracción por solventes y yeso de neutralización donde la pérdida soluble manda en el consumo de reactivo, la banda es preferible porque el lavado a contracorriente ocurre de forma continua. Para residuos finos y lentos o humedades finales bajo 10%, la prensa de membrana es preferible porque la presión vence la resistencia de torta que el vacío no puede. Para sales cristalinas de alto tonelaje con lavado ligero, la banda de caucho entrega el mayor caudal de aire y tasa por área. Donde solo se requiere deshidratación primaria antes de CCD o relaves, un circuito de espesador solo evita comprar área de filtración. La máquina no sustituye la lógica del diagrama de flujo: nuestro dimensionamiento parte de su balance de masa.

Por qué cae la eficiencia de lavado

  1. Agrietamiento de la torta. Las tortas de drenaje rápido se contraen y se agrietan; el agua de lavado cortocircuita por las grietas. Baje la velocidad para una torta más gruesa y plástica, alimente antes del primer vertedero.
  2. Mala distribución del lavado. El licor debe llegar como cortina uniforme y de baja energía en todo el ancho; una tubería abierta o un vertedero torcido deja un lado seco y el otro sobrelavado.
  3. Relación de lavado insuficiente. Bajo 1.2 kg de agua por kg de sólidos secos, la mayor parte solo llena el volumen de poros sin desplazar el licor madre.
  4. Cegado de la tela. Una tela que perdió permeabilidad drena de forma despareja y la torta se forma con espesor inconsistente.
  5. Paso de aire en la caja de vacío. Las bandas de desgaste y sellos envejecen y el vacío cae localmente; la carga de la bomba sube mientras el vacío de torta baja.
  6. Deriva del reparto de zonas. Aumentar el caudal acelera la banda y reduce el tiempo en las zonas de lavado: si una máquina que lavaba al 94% ahora da 88% con la misma relación, mida las longitudes reales antes de culpar a la tela.

Costo de propiedad y datos de campo

El costo operativo se concentra en energía de vacío, agua de lavado y reposición de tela: 2-5 kWh por tonelada de sólidos secos para el sistema de vacío (una máquina de 24 m2 filtrando 15 t/h con 50 kW instalados queda en unos 3.3 kWh/t), y 1.0-2.5 t de agua por tonelada de sólidos secos, que en disposición a contracorriente retorna en gran parte con el filtrado. Los componentes de desgaste —bandas, sellos de caja, rodillos de guiado y boquillas— dominan el mantenimiento; máquinas de banda de caucho bien mantenidas en plantas de cobre en Chile y Zambia superan rutinariamente veinte años de servicio, con disponibilidad de 85-90% como cifra realista de planificación.

Servicio Alimentación Tasa (kg/m2 h) Vacío Etapas Eficiencia Humedad
Residuo SX, Chile Residuo yeso-hierro 750 60 kPa 2 93% 20%
Yeso de zinc, Kazajistán Yeso de neutralización 1,100 45 kPa 2 95% 17%
Sal cristalizada, Indonesia Sulfato de sodio 1,600 50 kPa 1 90% 8%

La sal cristalina, gruesa y de drenaje extremo, filtra al doble de la tasa del yeso y seca con un solo lavado; el residuo de SX, con los sólidos más finos, exige el vacío más profundo y acepta la humedad más alta, pero aún alcanza 93% con dos etapas porque la torta sigue permeable tras el acondicionamiento con floculante. En todos los casos las máquinas corrieron cerca de 87-90% de disponibilidad con vida de tela de cinco a nueve meses, lo que confirma que los rangos citados son alcanzables en servicio industrial rutinario. Vea también nuestra página de la industria del cobre.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto vacío necesita un filtro de banda?

La mayoría de los servicios hidrometalúrgicos trabajan a 40-70 kPa de vacío manométrico. Las sales cristalinas gruesas y el yeso filtran bien a 40-55 kPa, mientras los residuos de lixiviación finos necesitan 55-70 kPa para sostener la tasa. Un vacío más profundo rara vez ayuda: más allá de la presión de entrada capilar de la torta, la energía extra solo arrastra más aire por las grietas. Confirme el nivel con pruebas y dimensione la bomba por caudal de aire, no por profundidad de vacío.

¿Cuántas etapas de lavado se necesitan?

Dos lavados a contracorriente logran típicamente 90-93% de remoción y tres etapas llegan a 95% o más en tortas permeables, con relaciones indicativas de 1.0-2.5 kg por kg de sólidos secos; una sola etapa rara vez supera 80%. El número correcto sale de las curvas de lavado: si la tercera etapa aporta poco, la pérdida soluble se ataca mejor aguas arriba. Más guías en nuestro conocimiento técnico.

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