Procesamientos del mineral de hierro (secado)

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.

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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.