- Descripción del Proceso
Operacional de procesamiento del mineral de
Hierro - Envío de Mineral de a la
planta de procesamiento - Vaciado del
Mineral - Cernido
Natural - Planta de
Secado - Pilas de
Almacenamiento - Mezclas de las Materias
Primas - Pilas de
Homogeneización - Recuperación de las
Pilas y Despachos Nacionales e
Internacionales - Traslado y Destino de los
Productos del Sistema de Calibrado - El Secado
- Equipo para
Secado - Equipos de
Recolección de Polvo
El secado implica la transferencia de un líquido
contenido de un sólido húmedo a una fase gaseosa no
saturada, es decir, la eliminación de humedad de una
sustancia. El proceso de
secado consiste en aplicar calor a los
sólidos bien sea por contacto directo con gases caliente
o por contacto indirecto a través de la paredes de los
secadores esto para llevar el porcentaje de humedad del mineral a
0.3% aproximadamente ya que en su estado natural
tiene una humedad de 6 a 11% que dificulta su manejo y transporte,
sobre todo en las épocas de lluvias.
2. Descripción
del Proceso Operacional de procesamiento del mineral de
Hierro.
Prospección y
Exploración
Esta etapa tiene como propósito conocer las
características de los yacimientos,
principalmente cuantitativas y cualitativas, así como
estudiar los aspectos técnicos y económicos que
determinarán la factibilidad de
su aprovechamiento. Se utilizan herramientas
que van desde la exploración de campo y estudio de los
mantos por medio de perforaciones, hasta la información obtenible a través de
aerografías y satélites;
así se clasifican nuestros yacimientos de acuerdo con sus
propiedades físicas y químicas. Por estas razones
el departamento de control de la
calidad y de
planificaciones, hace necesario mantener un inventario
preciso de los volúmenes disponibles de los diferentes
tipos de mineral, así como su localización dentro
del yacimiento.
Voladura de Mina
Constituye una de las fases más importantes del
proceso, esto debe ser cuidadosamente planificado de manera tal
que el mineral obtenido se encuentre dentro de los lineamientos
dados por la gerencia de
calidad a fin de satisfacer los requisitos de producción.
Las operaciones de
extracción del mineral de hierro en los yacimientos se
inicia con las perforaciones para las voladuras. Para esta
operación se cuenta con taladros eléctricos
rotativos, que pueden perforar con diámetros de 31 a 38 cm
y profundidades de hasta 18 m, lo que permite construir bancos de
explotación de 15 m de altura. El número de
perforaciones en el área mineralizada depende del tonelaje
que se quiera producir, el explosivo utilizado es una mezcla de
Nitrato de aluminio con
gasoil.
3. Envío de
Mineral de a la planta de procesamiento.
Una vez que el mineral es fracturado, por efecto de la
voladura, es removido por palas eléctricas desde los
distintos fuentes de
producción. Las palas cuentan con baldes de 7,3
m3 y de 10 m3 de capacidad, luego el
mineral es vaciado en camiones roqueros marca LECTRA-HALL
de 90 toneladas de capacidad. (Se usan adicionalmente cargadores
frontales con capacidad de 60 m3 cada uno).
Para el acarreo del mineral de los frentes de
producción hasta la plata forma o andenes de carga con
capacidad de 35 vagones de 90 toneladas cada uno, se utilizan
camiones de 90 y 160 toneladas. El coordinador de aseguramiento
asigna durante el proceso de carga el número de la pala y
registra el corte de vagones, con el número de cada
vagón, el código
de la mina, el muelle de carga y la estimación del
porcentaje de mineral fino y grueso cargado.
Los grupos de
vagones, una vez cargados en 1os frentes de producción,
son llevados al patio de ferrocarril, donde se realizan los
acoples hasta formar trenes de aproximadamente 125 vagones. En el
proceso de carga, un operario muestreador toma muestra de los
vagones para la determinación del grado químico y
físico del mineral cargado; las muestras son entregadas al
Coordinador de Aseguramiento para llevarlos al laboratorio.
Los resultados obtenidos son registrados.
El jefe de turno del Departamento de Aseguramiento
estima el corte o grupo de
vagones cargados conforma y sectoriza el tren, entregando la
liberación al Supervisor de operaciones ferroviarias. En
la conformación de trenes verifica la secuencia de corte
de vagones por cada tren. Para el traslado del mineral a la
planta de procesamiento, los trenes son remolcados por tres
locomotoras diesel eléctricos.
Al llegar el mineral todo en uno (TEU) a la planta de
procesamiento, los trenes son seleccionados en grupos de 15
vagones según la distribución realizada por el departamento
de seguridad, de
acuerdo a los requerimientos de las pilas de mineral
a homogenizar. La operación de vaciado consiste en
desalojar el mineral de los vagones, los cuales son impulsados
por el empujador de vagones (FD-800) individualmente hasta
posicionarlos dentro del volteador de vagones que se encuentra en
la entrada del sector de trituración primaria. El volteo
de un corte, generalmente presenta una duración de 35 a 40
min. si se opera en optimas condiciones.
Alimentado por el volteador de vagones con mineral de
hierro, esta operación consta de un triturador
cónico giratorio con una profundidad de 30 mts el cual
tiene una capacidad de 6000 toneladas, en donde el mineral mayor
de ocho pulgadas (+8") es clasificado por medio de unas barras
separadoras estáticas (GRIZZLY) y pasado al triturador
primario donde el mineral es reducido a un diámetro no
mayor a (8"). Este mineral cae a un alimentador de oruga (Feeder)
para luego ser transportado a la estación de
clasificación y trituración secundaria por medio de
cintas transportadoras.
Trituración Secundaria
En esta segunda etapa, el mineral menor a (8") se vierte
en la tolva para luego caer a cuatro alimentadores de oruga o
Feeder los cuales cuentan con unas cribas vibradoras donde el
mineral es clasificado en finos (-4") y gruesos (+4"), este
ultimo es pasado por uno trituradores secundarios
respectivamente; para caer conjuntamente con el fino
anteriormente cernido a unas correas transportadoras donde
finalmente es enviado hasta la estación de
separación y trituración terciaria.
Trituración Terciaria
El mineral es almacenado a través de los Feeder
en varias tolvas de compensación de 500 toneladas cada
una, luego este mineral es descargado de las tolvas alimentando a
cribas vibradoras con capacidades de hasta 800 tn/h, las cuales
separan los gruesos (+3/8") del resto del mineral. Este mineral
grueso es reducido por medio de unos trituradores, para luego
unirse con el mineral fino anteriormente separado y
posteriormente ser trasladado al cernido natural.
5. Cernido Natural.
Esta área es alimentada por el mineral
proveniente de la trituración terciaria el cual es
trasladado mediante unas correas transportadoras que luego
deposita el mineral en cintas transportadoras móviles
reversibles encargadas del llenado de las tolvas de
compensación con capacidad de hasta 500
toneladas.
El mineral depositado en estas tolvas es vaciado
gradualmente por medio de alimentadores de banda (Feeder) de 1100
tn/h de capacidad donde el mineral es separado mediante cribas
vibratorias en dos productos:
gruesos (3/8" a 1 ¾") y finos (0 a 3/8"). El mineral fino
natural es enviado a la tolva de finos mixtos de capacidad 1000
toneladas y luego a las pilas de homogenización
según el tipo de mineral a apilar.
El mineral grueso naturales transportado por medio de un
sistema de cintas
transportadoras hasta la tolva de compensación 2000
toneladas, para luego ser transferido a la planta de
secado.
En esta etapa el mineral grueso (+3/8" y 1 ¾")
proveniente de la tolva de compensación de 2000 toneladas
es ingresado a los secadores rotativos a través de
alimentadores de bandas (Feeder) y cintas
transportadoras.
El mineral que ingresa a los secadores rota por medio de
aletas internas a medida que se desplaza a lo largo del mismo (la
temperatura de
entrada es de aproximadamente 600 – 800 ºC y el de
salida es de 80 – 100 °C); la capacidad de los
secadores actualmente es de 600-800 tn/h, con un diámetro
aproximado de 3 metros y de longitud 30.5 metros, el tiempo de
recorrido del mineral dentro de ellos es de 20 minutos, esto con
la finalidad de eliminar el porcentaje de humedad que varia de 6
a11% la cual impide la separación de las partículas
finas adheridas a el mineral grueso al momento del cernido y este
es reducido a un 0.3% aproximadamente, luego es enviado por medio
de cintas transportadoras hasta la estación de cernido
grueso o seco.
Estación de Cernido Seco
El mineral grueso previamente secado es almacenado a
través de un carrito móvil reversible en varias
tolvas y cribas vibratorias, por ende el mineral grueso es
separado en:
- Finos (0" a -3/8") los cuales son transportados por
medio de las correas transportadoras a la tolva de
compensación de finos mixtos de 1000
toneladas. - Gruesos mayores a 3/8" con un porcentaje de humedad
de (0.3 a 1%) lo que representa la obtención de gruesos
limpios (sin mineral fino -3/8" adherido), estos son
transportados por medio de una correa a la pila de productos
gruesos, al sistema de calibrado. - 7. Pilas de
Almacenamiento
Mineral Fino
El mineral fino proveniente de la tolva de finos mixtos
(tolva 1000 toneladas) es transportado por medio de cintas hasta
el apilador LINK BELT, que se encarga de conformar pilas de
longitud variable, utilizando el método
chevrón, de acuerdo a la sectorización de las pilas
programadas. El objetivo
fundamental del proceso de mezcla del mineral radica en lograr
una homogeneización del mineral en función de
su composición físico-química.
8. Mezclas de las
Materias Primas
El termino mezcla es usado cuando las materias primas
variadas y de diferentes composiciones químicas, son
apiladas de manera sistemática para que se obtengan una
mezcla uniforme de composiciones químicas relacionadas con
la sección transversal de la pila de
homogeneización.
La mayoría de las materias primas
extraídas de la superficie de la tierra,
como el mineral de hierro, usualmente reciben tratamientos antes
de ser procesados con el fin de obtener el metal
correspondiente.
Casi todas las plantas
siderúrgicas operan eficientemente si las
características físicas y químicas de las
materias primas varían dentro de los límites
bien definidos. Para garantizar esto es necesario asegurar que
las materias primas extraídas de las minas sean de una
calidad uniforme. Es decir, las máquinas o
equipos que extraen las menas deben ser movidos desde una
localidad a otra en la mina. De esta forma, el material rico o
pobre es distribuido uniformemente a través de la longitud
de la pila, garantizando un producto final
completamente mezclado.
Cada patio de homogeneización está
constituido por lo menos de dos pilas, mientras una pila se va
formando la otra se va recuperando.
La forma de la pila más usada para la
preparación de materiales de
tipo siderúrgico es de sección triangular, obtenida
mediante apilamiento de capas superpuestas a lo largo de la
pila.
Mineral Grueso
El mineral grueso es almacenado en las pilas de
productos, este proviene de la estación de cernido seco o
de la estación de calibrado, según las exigencias
de los clientes.
10.
Recuperación de las Pilas y Despachos Nacionales e
Internacionales
Se realizan mediante la recuperación de las pilas
de productos, por medio del recuperador DRAVO con el cual se
recolecta el producto haciendo cortes en los conos del mineral de
hierro fino y grueso, según recorridos giratorios de
90°. El mineral recuperado es enviado a través de un
sistema de cintas transportadoras al sistema de
despacho.
La recuperación de la pila principal se realiza
por medio de plows que son equipos estructurales autopropulsados
sobre carrileras conformadas por una rastra giratoria y una cinta
transportadora, cuyo objetivo es transferir el mineral a un
sistema de cintas transportadoras las cuales descargan el mineral
recuperado en el sistema de despacho.
Sistema de Calibrado (Área 53)
Calibrado: mineral grueso cuya granulometría
está comprendida entre 1 ¾" y >3/8".
El sistema de calibrado se alimenta del área de
cernido de grueso seco por medio de correas transportadoras, esta
suministra el mineral a un tolvín con la función de
separar el mineral grueso seco para transportarlo a
despacho.
El mineral grueso estándar llega al sistema de
calibrado que consiste en un doble cribado, con cribas de medidas
60" (152,4 mm) de largo por 48" (121,92 mm) de ancho.
El grueso cae en la primera criba con
características, goma-metal circular de 1 ½ y
metálica trenzada de 2" al final de la criba, encargada de
retener el mineral de granulometría >2" (>50 mm)
sobre tamaño, el resto cruza de la primera a la segunda
criba con características, metálicas-trenzada de
3/8" (9,53 mm), el grueso retenido recibe el nombre de calibrado
con granulometría 1 ¾" y >3/8" (45 mm y >9,5
mm) y el mineral que traspasa la segunda criba se le llama bajo
tamaño con granulometría < 3/8" (9,53
mm).
11. Traslado y
Destino de los Productos del Sistema de Calibrado.
Los productos obtenidos realizan su recorrido a
través de correas transportadoras hasta llegar a su
destino. Se describe de la siguiente manera:
Sobre tamaño (> 2" = > 50 mm): Es retirado
del sistema de calibrado por una correa transportadora y
transferido para ser almacenado en una pila de rechazo, este
mineral es llevado al área de reciclado para retomarlo al
proceso.
Bajo tamaño (< 3/8" = < 9,5 mm): Sale del
sistema realizando su recorrido a través de unas correas
transportadoras para su traslado a la tolva de finos mixtos
(tolva 1000 ton).
Calibrado (1 ¾" y > 3/8" = 45 mm y > 9,5
mm): Mineral grueso importante del proceso de calibrado sale del
sistema por varias cinta transportadora para su posterior
apilamiento, según el área de almacenamiento de
las pilas de productos gruesos calibrado a despachar.
Mineral de Hierro
El mineral de hierro se encuentra casi siempre en la
mayoría de las rocas en forma de
oxido, carbonato, sulfuro o silicato. Sin embargo, solamente
cuatro (4) minerales se
utilizan industrialmente en la actualidad, en nuestro país
se conocen generalmente con los nombre de magnetita, hematita,
limonita y el carbonato.
Desde el punto de vista industrial, pueden considerarse
como yacimientos de minerales de hierro, aquellos que por su
composición y características físicas y
químicas, situación geográfica y por las
reservas que hay en la zona donde se encuentran, pueden ser
explotados en condiciones satisfactorias.
Generalmente, se consideran minerales ricos los que
contienen más de 55% de hierro. De riqueza media, a los
que contienen de 30 a 55% de hierro y minerales pobres, a los de
contenido inferior.
Las menas de hierro que utiliza la industria
siderúrgica son mezclas de minerales de hierro y de
materia
estéril o ganga. Esta última suele estar
constituida, principalmente por sílice, alúmina,
cal y manganeso.
En la naturaleza, las
menas suelen estar constituido por uno o varios minerales de
hierro de composición definida, rodeados por otras
materias estériles que forma la ganga o materia
extraña que en mayor o menor cantidad acompaña al
mineral y que hacen que su riqueza sea inferior a la que
teóricamente le corresponde. El tamaño de las
partículas del material de hierro (puro) que está
rodeado por ganga, varía bastante de unos casos a otros.
En ocasiones está formado por grandes masas de muchos
metros cúbicos de mineral puro, y en otras ocasiones las
partículas del mineral son pequeñísimas y su
tamaño es solo de 0,1 a 0,5 mm. En esos casos, para
separar el material hay que usar un molino que las llevan a una
granulometría más fina. El tamaño de la
partícula del material tiene mucha importancia y sirve
para decidir el proceso de concentración que se debe
emplear.
El término secado implica la transferencia de un
líquido procedente de un sólido húmedo a una
fase gaseosa no saturada, es decir la eliminación de
humedad por evaporación de sólidos. Así lo
corrobora F. Kneule (1976) cuando señala "el termino
secado para los procesos
térmicos, como la operación de eliminación
de sustancias volátiles (humedad) por calentamiento de un
sólido" (Pág. 204). Como se ha indicado, en la
mayoría de los casos la principal sustancia volátil
es el agua y es
entonces la parte acuosa que se retiene con el concepto de
humedad.
Secado de Sólidos
El secado es habitualmente la etapa final de una serie
de operaciones y, con frecuencia, el producto que se extrae de un
secador pasa a ser comercializado. Los sólidos que se
secan pueden tener formas diferentes (escamas, gránulos,
cristales, polvos, tablas o láminas continuas) y poseer
propiedades muy diferentes. El líquido que ha de
vaporizarse puede aumentar sobre la superficie del sólido,
como el secado de cristales salinos, en el interior del
sólido, como en el caso de eliminación de una
lámina de un polímero, o parte en el exterior y
parte en el interior. La alimentación de
algunos secadores es un líquido en el que está
suspendido el sólido en forma de partículas o en
disolución. El producto que se seca puede soportar
temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a
temperaturas bajas o moderadas. Esto da lugar a que en el
mercado exista
un gran número de tipos de secadores.
Métodos Generales de Secado
Los métodos y
procesos de secado pueden clasificarse de diferentes maneras.
Estos procesos pueden dividirse por lotes cuando el material se
introduce en el equipo de secado y el proceso se verifica por un
periodo de tiempo, o continuos donde el material se añade
sin interrupción al equipo de secado y se obtiene material
seco con régimen continuo.
La operación denominada secado por lotes,
generalmente es un proceso en semilotes, en donde una cierta
cantidad de sustancia que se va a secar se expone a una corriente
de aire que fluye
continuamente, en el cual se evapora la humedad. En las
operaciones continuas, tanto la sustancia que se va a secar, como
el gas pasan
continuamente a través del equipo. Generalmente, no se
utilizan métodos normales por etapas; en todas las
operaciones ocurre el contacto continuo entre el gas y la
sustancia que se seca.
Los procesos de secado pueden clasificase también
de acuerdo con las condiciones físicas usadas para
adicionar calor y extraer el vapor de agua:
- En la primera categoría, el calor se
añade por contacto directo con aire caliente a presión
atmosférica, y el vapor de agua formado se elimina por
medio del mismo aire. - En el secado al vacío, la evaporación
del agua se verifica con más rapidez a presiones bajas,
y el calor se añade indirectamente por contacto de una
pared metálica o por radiación.
El equipo que se utiliza para el secado se puede
clasificar de acuerdo con el tipo de equipo y por la naturaleza
del proceso de secado. Las dos clasificaciones más
útiles se basan en: método de transmisión de
calor: revela las diferencias en el diseño
y el funcionamiento del secador. Y métodos que
caracterizan el manejo y las propiedades físicas del
material mojado: es el más útil para seleccionar
entre un grupo de secadores que se someten a una
consideración preliminar en relación con un
problema de secado específico.
Secadores Rotatorios
Son cilindros huecos que giran sobre su eje, por lo
general con una ligera inclinación hacia la salida. Los
sólidos granulares húmedos se alimentan por la
parte superior y se mueven por el cilindro a medida que este
gira. El calentamiento se lleva a cabo por contacto directo con
gases calientes con flujo de contracorriente. En algunos casos,
el calentamiento es por contacto indirecto a través de la
pared calentada del cilindro. Las partículas granulares se
mueven hacia delante con lentitud y a contracorriente con los
gases calientes.
Los secadores rotatorios, son los secadores más
utilizados en la industria, esto se debe principalmente a que
muchos materiales pueden ser secados a través de ellos.
Estos requieren de poca labor por parte de sus operadores y si se
mantienen de manera apropiada, esencialmente con una buena
lubricación, pueden operar continuamente bajo control
automático por largos períodos de tiempo y con
supervisión ocasional.
Un secador rotatorio operado bajo presión
atmosférica consiste de una carcasa cilíndrica que
gira sobre cojinetes apropiados y, por lo común tiene una
leve inclinación hacia la salida en relación con la
horizontal. La longitud de la carcasa cilíndrica
varía entre cuatro y diez veces su diámetro. El
diámetro se encuentra entre 30 cm hasta más de 3
m.
Los sólidos húmedos que se introducen por
un extremo del cilindro se desplazan a lo largo de él,
debido a la rotación, el efecto de la carga y la pendiente
del cilindro. Los gases que circulan por el cilindro pueden
reducir o aumentar la velocidad de
movimiento de
los sólidos, según que la circulación del
gas sea en contracorriente o siga una corriente paralela con la
circulación de los sólidos.
Los secadores rotatorios se clasifican como directos,
indirectos-directos, indirectos y tipos especiales. Estos nombres
se refieren a los métodos de transmisión de calor,
de esta manera lo explica F. Kneule (1976) señalando
que:
Los secadores rotatorios son directo cuando el calor
se aplica o se elimina de los sólidos por intercambio
directos entre éstos y el gas circulante, e indirecto
cuando el medio de calentamiento no tiene contacto con los
sólidos y se separa de ellos por medio de un tubo o una
pared metálica (Pág. 205).
A continuación se explicará con amplitud
los tipos totalmente directo y totalmente indirectos, ya que es
imposible cubrir la gran cantidad de variaciones posibles entre
ambas clases, además, el secador rotatorio objeto de
estudio del presente trabajo es del tipo completamente directo de
corriente paralela. En la figura 1, se puede observar un secador
rotatorio de tipo directo y corriente paralela usado para secar
mineral de hierro.
En un secador rotatorio, la alimentación
húmeda de material se introduce en un extremo de la
carcasa cilíndrica giratoria, y es levantada por una serie
de aspas de elevación internas, como las que se muestran
en la figura 2, estas aspas tienen la función de levantar
y dejar caer los sólidos a través de la corriente
de gas a su paso. Este contacto cerrado entre el aire seco y el
sólido proporciona alta capacidad y desempeño térmico
único.
Los secadores rotatorios de flujo de corriente paralela
son utilizados ampliamente para el secado de materiales de alta
humedad y sensibles al calor. Desde que el material mojado se
expone a los gases de alta temperatura, la tasa de transferencia
inicial de calor es muy alta, rápidamente evapora la
humedad de la superficie. La inmediata y dramática
caída en la temperatura del gas impide un aumento
súbito en la temperatura del material y de la carcasa. El
producto final esta en contacto con los gases de baja temperatura
permitiendo que el contenido de humedad sea fácilmente
controlado, evitando así el secado excesivo.
<> Secadores
rotatorios con flujo paralelo Figura 1.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Aspas de Elevación Figura
2
El secado en un secador rotatorio de flujo en
contracorriente da un producto con humedad inferior a uno con
flujo de corriente paralela para una determinada temperatura de
entrada. Sin embargo, su uso con los materiales sensibles al
calor se limita desde que el producto entra en contacto con el
medio de calentamiento a su temperatura más alta. Es
apropiado para aplicaciones donde un contenido de humedad
extremadamente bajo se requiera o donde sea una ventaja una
temperatura alta del producto.
Campo de Aplicación
Los equipos rotatorios se aplican al procesamiento de
sólidos, tanto por lotes como de manera continua, que
tienen un flujo relativamente libre, y el producto que descarga
es granular. Se han construido literalmente cientos de secadores
rotatorios para manejar todos los tipos de materiales desde
polvos hasta los más robustos minerales.
Hay que reconocer que virtualmente cada
aplicación de secado es única, y además cada
secador rotatorio se diseña para encontrar
características específicas de los materiales.
Analizando los requerimientos del cliente para el
proceso, la solución correcta de diseño se
evalúa y es seleccionada por los ingenieros especialistas
y si es necesario, probados en los laboratorios de la
compañía fabricante.
El secador rotatorio se diseña para el secado de
minerales a granel, minerales de metal, fertilizantes, alimentos,
químicos y una amplia gama de otros materiales granulados
incluyendo el azúcar.
Se reconoce como uno de los secadores industriales más
ampliamente seleccionado hoy en día.
Algunas de las características sobresalientes de
los secadores rotatorios comerciales son:
- Apropiados para temperaturas de operación
entre 100 a 800 °C. - Capaces de manejar diferentes tamaños de
partículas y contenido de humedad del producto. Se
diseñan para manejar grandes o muy pequeñas
capacidades de toneladas a granel. - Favorables en la etapa de diseño, en lo que
respecta a requerimientos del proceso, debido a las diversa
operaciones de calentamiento que presentan. - Altamente satisfactorios, para aplicaciones que
requieren amplia seguridad. En estos casos, la sección
integral de enfriamiento puede incorporarse. - Facilidades de diseño del proceso la ofrecen
empresas
dedicadas al diseño de ingeniería de secadores. Las cuales
están disponibles para seleccionar el paquete más
eficiente y de costo
mínimo. - Eficazmente analizados por empresas dedicadas al
diseño e ingeniería de secadores, las cuales
ofrecen facilidades de diseño mediante el uso de
laboratorios y planta pilotos que facilitan el muestreo y
prueba de los parámetros esenciales del
proceso.
Factores del secado
1. La desecación depende de la transmisión
de calor al sólido húmedo desde un gas caliente,
llevándose este último el líquido
vaporizado.
2. Los gases calientes pueden ser aire calentado
con vapor, productos de la combustión, un gas inerte o un vapor
recalentado.
3. Las temperaturas de desecación pueden llegar
hasta 760° C., que es la límite para la mayoría
de los metales comunes
empleados en la construcción. A las temperaturas más
altas, la radiación se convierte en una fuente de calor
importante.
4. A temperaturas del gas inferiores al punto de
ebullición, el contenido de vapor del gas influye sobre la
intensidad de desecación y sobre el contenido final de
humedad del sólido. Con temperaturas del gas superiores en
todo momento al punto de ebullición, el contenido de vapor
del gas ejerce sólo un ligero efecto retardador sobre la
intensidad de desecación y sobre el contenido final de
humedad. Por consiguiente, los vapores recalentados del
líquido que se elimina pueden utilizarse para la
desecación.
5. Para la desecación a temperaturas bajas,
quizás sea necesario deshumedecer el aire empleado para la
desecación cuando la humedad atmosférica sea
excesivamente elevada.
6. Un secador directo consume tanto más
combustible por kilogramo de agua evaporada cuanto más
bajo sea el contenido final de humedad. Análogamente, los
costos de
inversión aumentan
señaladamente.
7. El rendimiento aumenta cuando se eleva la temperatura
del gas entrante para una temperatura de salida
constante.
Los secadores directos continuos suelen manejar
más de 45 Kg de producto seco por hora. Pueden no manejar
más de 23 Kg/hr. Cuando el contenido de humedad excede de
2 Kg de agua/Kg de sólido seco.
Equipos Auxiliares
En los equipos rotatorios de calor directo se necesita
una cámara de combustión para temperaturas elevadas
y serpentines de vapor con aletas para temperaturas bajas. Los
gases de secado son proporcionados desde un homo de disparo
directo o desde un intercambiador de calor directo dentro del
rango comprendido entre los 100 a 1000 °C utilizando
combustible sólido, gaseoso o líquido. Solo los
productos de combustión o los gases indirectamente
calentados entran en el secador rotatorio. Esto impide la
contaminación de la superficie mientras es reducido el
riesgo de
daño e incendio cuando se maneja materiales más
sensibles. Un ventilador dual balancea el sistema de giro y se
usa para proporcionar el máximo grado de control y
flexibilidad. Los gases de secado son proporcionados por un
quemador localmente montado que proyecta la llama hacia la parte
baja del centro del secador. Este diseño da mayor eficiencia
térmica debido a la alta diferencia de temperatura, el
contacto directo con la llama y el efecto de radiación,
cuando los materiales son procesados y que pueden resistir altas
temperaturas de gas sin deteriorarse.
El método de alimentación o
dosificación para los equipos rotatorios depende de las
características del material, la ubicación y tipo
de equipo de procesamiento corriente arriba. Cuando la
alimentación proviene de arriba se acostumbra a utilizar
un canalón que se extiende hasta el interior del cilindro.
Un método de alimentación para equipos de secado
directo en corriente paralela utiliza los gases de
expulsión del secador para transportar, mezclar y presecar
la alimentación húmeda.
El polvo arrastrado en la corriente de gas a la salida
se separa comúnmente por medio de recolectores de
ciclón. Este polvo se descarga nuevamente al proceso, o
bien se recoge por separado. En el caso de materiales costosos o
partículas extremadamente finas, después del
colector de ciclón, se pueden poner depuradores de polvo
para controlar la emisión de polvo a la atmósfera.
14. Equipos de Recolección de
Polvo
Los equipos de recolección de polvo se usan
generalmente con la finalidad de separar o reunir dispersoides o
coloides de sólidos en los gases, para los siguientes
fines:
- Control de contaminación del aire.
- Reducción del mantenimiento del equipo.
- Eliminación de riesgos
contra la seguridad o salud. - Mejoramiento de la calidad del producto.
- Recuperación de un producto valioso; como en
la recolección de polvos de secadores y
fundidoras.
Las operaciones básicas en la recolección
de polvo por medio de cualquier dispositivo son:
- La separación de las partículas
transportadoras de gas de la corriente gaseosa por
deposición sobre una superficie de
recolección. - La retención del depósito sobre la
superficie. - La eliminación del depósito recolectado
sobre una superficie para su recuperación o
desecho.
El paso de separación requiere, la
aplicación de una fuerza que
produzca un movimiento diferencial de la partícula con
respecto al gas, y un tiempo suficiente de retención del
gas para que la partícula emigre hasta la superficie de
recolección.
El equipo de recolección de polvo que se emplea
con mayor frecuencia es el ciclón, en el cual el gas
cargado de polvo penetra tangencialmente en una cámara
cilíndrica o cónica, en un o más puntos, y
sale de la misma a través de una abertura central. En
virtud de su inercia las partículas de polvo tienden a
desplazarse hacia la pared exterior del separador, desde el cual
son conducidas a un receptor. El ciclón es principalmente
una cámara de sedimentación en que la
aceleración gravitacional se sustituye con la
aceleración centrífuga. La entrada inmediata a un
ciclón es casi siempre rectangular.
Los recolectores de ciclón se emplean
principalmente para la separación de sólidos de
fluidos y utiliza la fuerza centrífuga para efectuar la
separación. Una separación de este tipo depende no
solamente del tamaño de las partículas, sino
también de la densidad de las
mismas, de forma tal que los ciclones pueden utilizarse para
efectuar la separación sobre la base del tamaño, de
la densidad o de ambas. En la figura 3, se pueden observar un
conjunto de ciclones.
Ciclones recolectores de polvo. Figura
3.
Los recolectores en húmedo, o depuradores,
constituyen un tipo de dispositivo en los que un líquido
(generalmente agua) se utiliza para ayudar a la
recolección de polvo. Según Terkel Rosenqvist
(1987) define que: "los depuradores son dispositivos en el que el
líquido se dispersa en la corriente de gas en forma de
rocío y las gotitas constituyen el principal recolector de
las partículas de polvo" (Pág. 231). Dependiendo de
su diseño y de las condiciones de operación, los
depuradores de partículas se pueden adaptar para la
recolección de partículas finas y gruesas. En la
figura 4, se pueden observar un grupo de depuradores, usados para
recolectar el polvo proveniente de los ciclones.
Depuradores de polvo. Figura
4
Autor:
Daniel Guerra
Trabajo realizado a fin de optar por el titulo de
Técnico Superior universitario de Metalurgia.