Sedimentarea

Sedimentarea este operaţia de separare a sistemelor eterogene fluide în fazele sale componente prin acţiunea diferenţiata a unei forţe externe (gravitaţia, forţa centrifugă) asupra fazelor de densităţi diferite.

În operare, se numeşte influient sau alimentare - suspensia iniţiala, sediment (precipitat, nămol) - faza solidă dispersă îmbibată cu lichid, depusă prin sedimentare si decantat - lichidul mai mult sau mai puţin limpede rezultat în urma sedimentării. Îndepărtarea din aparat a decantatului se numeşte decantare.

După scopul operaţiei, se folosesc termenii de:

- îngrosarea - pentru concentrarea prin sedimentare a fazei solide; se foloseşte mai mult în prepararea minereurilor, la suspensiile de precipitate negrauntoase;

- clarificare sau limpezire - pentru separarea înaintată a fazei lichide dintr-o suspensie, eliminându-se practic faza solidă; se utilizează la suspensii grăuntoase diluate;

- sedimentare, când ambele faze ale suspensiei sunt valoroase.

Utilajele în care se realizeaza operaţia de sedimentare se numesc, în functie de scopul operaţiei: decantoare sau limpezitoare (clarificatoare) pentru sedimentarea in câmp gravitaţional şi centrifuge decantoare, în câmp de forţe centrifuge; nu pot funcţiona discontinuu (cu evacuarea sedimentului manual sau automat ), continuu sau mixt.

Factorii care influenţează sedimentarea

Grupa de factori

Factorul de influenţă

Factori referitori la suspensie

-concentraţia fazei solide

- cantitatea (debitul) suspensiei

- vârsta suspensiei, din momentul

formării ei

- temperatura suspensiei

Factori referitori la faza lichidă

- natura fazei lichide

- densitatea

- viscozitatea

- concentraţia în electroliţi

Factori referitori la faza solidă

- natura fazei solide

- densitatea

- granulometria

- structura (grăunţoasă, negrăunţoasă,

coloidală, mixtă)

- tendinţa de aglomerare

Grupa de factori

Factorul de influenţă

Factori referitori la operaţia de sedimentare

- viteza de sedimentare, curba de sedimentare

- durata sedimentării

- adaosuri

- funcţionarea continuă, discontinuă sau

mixtă

- modul de evacuare a sedimentului

(nămolului)

- tipul decantorului

Factori referitori la produsele rezultate - concentraţia fazei solide în decantat

- concentraţia fazei lichide în sediment

Viteza de sedimentare

Sedimentarea suspensiilor diluate, cu particule grăunţoase, este un proces simplu, uşor de descris matematic.Fiecare particulă sedimentează independent, viteza de sedimentare a granulelor fiind funcţie de mărimea acestora.

Forte care actioaneaza asupra unei particule sferice iersate intr-un lichid

Dacă particula este sferică, expresiile celor trei forţe care acţionează asupra sa vor avea forma:

(1) (2)

(3)

mp = masa particulei [kg],

ml = masa volumului de lichid dislocuit de particulă [kg],

dp = diametrul particulei [m],

ρp = densitatea particulei

ρl = densitatea lichidului

ξ = coeficientul de rezistenţă al mediului [adimensional],

g = acceleratia gravitational

v = viteza de deplasare a particulei

- diferenţa (FG – FA) rămâne constantă pe toată durata sedimentării;

- forţa FR, fiind funcţie de viteza mişcării accelerate a particulei, creşte până când rezistenţa mediului egalează greutatea particulei;

- în acest moment forţele se echilibrează, iar mişcarea particulei devine uniformă, cu viteză constantă, v0. Această viteză poartă denumirea de viteză de sedimentare.