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Capýtulo 12:

 Equipos utilizados en concentración

                  Los principales equipos que se utilizan en los procesos de concentración de la ulexita son:

a).- Molinos de martillos.

Los molinos de martillos son aparatos de fragmentación que actúan por percusión y están constituidos por una cámara de percusión limitada por unos blindajes, en el interior de la cual giran, a gran velocidad (20 – 60 m/s), unos martillos articulados dispuestos alrededor de un eje horizontal (Figura 6). La parte inferior de la cámara de percusión se encuentra como más a menudo provista de una parrilla a través de la cual se evacuan las partículas lo suficientemente reducidas. La ventaja de los molinos de martillos reside en las importantes relaciones de reducción, que permiten alcanzar “ratios” de 20–30/1 ó más.

Sin embargo, el inconveniente de estos aparatos se sitúa, más que para los molinos de impactos, en un desgaste que llega a ser excesivo con materias duras y abrasivas y en los riesgos de atascos, sobre todo en el nivel de la parrilla, con materiales húmedos.

Figura 6: Molinos de martillos

 

Boro

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b).- Zarandas vibrantes.

Es un aparato industrial para realizar una clasificación volumétrica por vía directa con la finalidad de separar el producto en dos fracciones: el rechazo y el que pasa a través de la superficie vibrante.

Las zarandas vibrantes (Figura 7) permiten obtener unas frecuencias elevadas de vibración: 800 a 3.600 por minuto, según los mecanismos; sus vibraciones pueden ser circulares, elípticas o simplemente reducidas a choques.

-.  Las zarandas de vibraciones circulares son accionadas por ejes de excéntrica o de contrapeso. Sirven para cribados finos y giran a velocidades comprendidas entre 500 y 3.600 r.p.m. En los dos casos (excéntricas o contrapesos), la criba está suspendida elásticamente sobre una carpintería metálica en la que reposa sobre unos resortes o bloques de goma. Al ser la vibración circular, es indispensable que la superficie sea inclinada para permitir el deslizamiento del producto por gravedad. El sentido de rotación en contracorriente se requiere para un cribado preciso; la amplitud de vibración está comprendida entre 2 y 15 mm.

-.  Las zarandas de vibraciones elípticas permiten tamizar sobre una superficie horizontal poco inclinada, y convienen para un cribado con riego. Están generalmente compuestas de dos ejes excéntricos girando en sentido inverso. Cuando las excentricidades se encuentran desplazadas de 180º, la vibración es rectilínea.

-.  Las zarandas de choques o impactos son actualmente las únicas cribas electromagnéticas utilizadas en la industria. Un vibrador provoca unas vibraciones que son transmitidas a la tela y que pueden ser reguladas a una amplitud comprendida entre 1 y 3 mm. El electroimán es alimentado con vibraciones que van desde 750 a 3.000 por minuto. El choque o impacto del resorte contra el yunque permite la desobstrucción.

Figura 7: Zarandas vibratorias

Zarandas Vibratorias (Cribas) - TECMAQ S

c).- Trommels.

Al igual que las zarandas, los trommels son aparatos industriales para realizar una clasificación volumétrica por vía directa con la finalidad de separar el producto en dos fracciones: el rechazo y el que pasa a través de la chapa perforada.

Los trommels están constituidos por un cuerpo cilíndrico, o tronco-cónico, de tela metálica o de chapa perforada, que gira alrededor de un eje inclinado de 10 a 20 5 sobre la horizontal para permitir el avance de los productos (Figura 8). La velocidad de rotación es del orden del 40 % de la velocidad crítica. Estos aparatos, muy simples y ventajosos, se emplean en el tratamiento de gravas, de productos de canteras, de yacimientos aluvionales de oro y estaño, etc.

Figura 8: Trommels

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d).- Trommels lavadores.

La eliminación de los finos primarios y de las arcillas, o desenlodado, se puede efectuar, al principio del proceso, en la planta de tratamiento. En un cierto sentido, la operación de desenlodado corresponde a un sistema de clasificación, puesto que elimina las partículas de tamaño reducido que, a veces, representan a unos productos sin valor, pero que generalmente molestan en las operaciones de concentración. Si es suficiente a veces con un lavado enérgico sobre la criba o sobre las bandas para eliminar las partículas finas, no es menos cierto que es importante a veces utilizar unos medios más eficaces: para cumplir con esta tarea existen tambores cilíndricos o cilíndrico-cónicos de desenlodado, horizontales, provistos de hojas y de placas de elevación, que trabajan a veces a contracorriente (Figura 9). Se aumenta el efecto de atrición operando con pulpa espesa que contenga del 50 al 70 % de sólidos.

Figura 9: Trommels lavadores

 

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e).- Clasificadores helicoidales.

Los clasificadores de este tipo están constituidos por un recipiente rectangular en el cual los sólidos más pesados y los más gruesos se sedimentan, mientras que las partículas ligeras pasan por encima del rebosadero (Figura 10). Las partículas sedimentadas se arrastran por medio del elemento transportador a lo largo del fondo en pendiente de la cuba o artesa.

Se pueden distinguir en el aparato tres zonas que corresponden cada una a una función precisa: la primera corresponde al transporte, la segunda a la clasificación y la tercera a los sólidos sedimentados. La capa sedimentada no es homogénea y es permanentemente removida por el sistema de arrastre.

Se prevé generalmente, cuando los sólidos se arrastran por encima del nivel de la pulpa, un riego que permite reciclar a la zona de sedimentación los finos que se habían mezclado con las partículas sedimentadas. En fin, un sistema de laberinto o paredes puede hacer más profunda la zona de transporte y su efecto se suma al efecto de turbulencia creado por los rastrillos.

La velocidad de los rastrillos o del tornillo sinfín puede ser modificada para hacer variar el grado de turbulencia en la zona de clasificación y para agitar las arenas con el fin de desembarazarlas de los finos que podrían tener adheridos.

La velocidad de los rastrillos está comprendida entre 12 y 30 r.p.m. la pendiente se regula según la finura deseada. El aparato de rastrillos conviene para una separación superior a 80  µm, mientras que el aparato de tornillo, cuya agitación es más suave, trabaja por debajo de 100 µm.

Para las separaciones muy finas o para las grandes producciones se puede añadir al clasificador “una copa”. En la copa se clasifican los granos; las partículas sedimentadas se arrastran por un rastrillo; las partículas en suspensión son evacuadas por desbordamiento periférico. Se prevé una llegada de agua a la base del aparato cuando se quiere utilizar como deslamador.

La velocidad de los rastrillos es del orden de 2 r.p.m. y el cono forma la copa es muy limitado.

Los parámetros de reglaje de los clasificadores mecánicos son la agitación, la pendiente y la dilución. Cuanto mayor es esta última más grande es la velocidad de sedimentación.

Figura 10: Clasificadores helicoidales

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clasificador_arenas_helico_

f).- Hidrociclones.

De concepción muy simple, los hidrociclones están constituidos por tres partes fijas (Figura 11):

-.  Una parte intermedia cilíndrica, en la cual la pulpa se inyecta tangencialmente bajo una presión que oscila de pocos a una veintena de metros de agua. Se pueden alcanzar unas aceleraciones del orden de 1.000 g. Esta parte intermedia está provista en su parte superior de una cubierta provista de un diafragma; (“vortex finder”).

-. Una parte inferior que está formada de un cono de un ángulo bastante pronunciado provisto en su parte terminal de una tobera o boquilla de descarga; (“apex”).

-.  Una parte superior cilíndrica que constituye una simple caja de evacuación, en la cual desemboca el diafragma de descarga.

Por centrifugación, los granos más gruesos y los más densos se dirigen hacia las paredes y son evacuados por la boquilla inferior de descarga, que constituye la salida inferior del aparato, bajo forma de pulpa espesa; los granos finos y ligeros se extraen con la mayor parte del agua contenida en la pulpa, por el diafragma, y constituye el rebose.

Existen dos marchas características del ciclón:

-.  una marcha, llamada “en paraguas”, debido a la presencia de una columna de aire que atraviesa el ciclón desde la boquilla de descarga al diafragma: el ciclón actúa entonces como clasificador;

-.  una marcha llamada “en espiral”, por la cual la columna de aire que se encuentra en el centro del vórtice no existe nada más que al nivel del diafragma: la salida inferior puede entonces contener el 70 % de sólidos y más, según el porcentaje sólido de la alimentación. El ciclón actúa entonces como espesador.

Figura 11: Hidrociclones

Hidrociclones1

g).- Sistemas de secado.

Un proceso de secado involucra aporte de calor y transferencia de masa. El calor debe transferirse al material a secar para suministrar el calor latente requerido para la evaporación de la humedad.

En general, la HR del aire que toman los equipos de secado debe ser más baja que el contenido de humedad de equilibrio del material a secar.

Los equipos de secado se pueden clasificar según:

1.     El método de transferencia de calor: Se dividen en dos: los de contacto directo en el que el material se seca al exponerse a un gas caliente (mecanismo convectivo), mientras que los de contacto indirecto, el calor es transferido de una fuente de calentamiento a una superficie metálica que contacta el producto (mecanismo conductivo). Se basa en las diferencias entre el diseño, operación y requerimientos de energía.

2.     La manipulación del sólido: Cuando se tiene en cuenta la naturaleza del material a secar como la presencia o ausencia de agitación. Esta agitación puede ser producida por agitación o por gravedad. Los materiales friables estarán sujetos a atrición con las agitaciones excesivas, estas agitaciones se recomiendan si el material se va a pulverizar.

Clasificación:

Secadores de lecho estático

1.1.  Secador de bandejas

1.2.  Secador de túnel

Secadores de lecho móvil

2.1.  Secador turbo de bandejas

2.2.  Secador de bombo o cacerola

Secador de lecho fluidizado

3.1.  Lecho fluidizado vertical y horizontal

3.2.  Secador tipo transportador por vibración

Secadores neumáticos

4.1.  Secador Spray

4.2.  Secadores relámpago

Secadores por congelación (Liofilización)Secado por microondas

En la Figura 12, a modo de ejemplo,  se representan esquemáticamente algunos secadores.

Figura 12: Secadores

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h).- Hornos rotativos.

Un horno rotativo es en esencia un cilindro de acero (Figura 13), revestido interiormente de material refractario, que gira alrededor de un eje hipotético. El giro se consigue por la transmisión del movimiento de un motor de accionamiento, a través de un piñón, a un engranaje circunferencial unido a la envolvente de chapa del horno.

Los hornos rotativos tienen infinidad de aplicaciones, desde secar hasta volatilizar, pasando por tostar y fundir, pero todas ellas como operaciones continuas, ya que se pueden conseguir en ellos altas como bajas temperaturas y una buena regulación de la temperatura y de la atmósfera del horno. También pueden utilizarse para procesos concurrentes o a contracorriente. Precisan cámaras de combustión independiente del horno, en donde van colocados los quemadores. Esta cámara de combustión puede adaptarse con cierre estanco al horno, constituyendo una sola unidad, o bien dejar un espacio de entrada de aire si se pretende una atmósfera oxidante.

Figura 13: Hornos rotativos

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