Monografias.com > Ingeniería
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Procesamientos del mineral de hierro (secado)




Enviado por Daniel Guerra



    1. Descripción del Proceso
      Operacional de procesamiento del mineral de
      Hierro
    2. Envío de Mineral de a la
      planta de procesamiento
    3. Vaciado del
      Mineral
    4. Cernido
      Natural
    5. Planta de
      Secado
    6. Pilas de
      Almacenamiento
    7. Mezclas de las Materias
      Primas
    8. Pilas de
      Homogeneización
    9. Recuperación de las
      Pilas y Despachos Nacionales e
      Internacionales
    10. Traslado y Destino de los
      Productos del Sistema de Calibrado
    11. El Secado
    12. Equipo para
      Secado
    13. Equipos de
      Recolección de Polvo

    1.
    Introducción

    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.

    4. Vaciado del
    Mineral

    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.

    Trituración
    Primaria

    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.

    6. 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.

    9. Pilas de
    Homogeneización

    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.

    12. El
    Secado

    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.

    13.
    Equipo para Secado

    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.

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter