ES2329751B1 - Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio. - Google Patents
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Abstract
Sistema separador minero selectivo de cloruro de
potasio.
El sistema está previsto para separar, de una
mezcla de minerales (ganga), el cloruro de potasio considerado como
parte aprovechable (mena) de una explotación minera, aprovechando
para ello el análisis y cuantificación del isótopo radioactivo
K-40 contenido en la mezcla.
El sistema comprende un sistema motriz de
trasporte (1) de los minerales; un sistema detector de radiaciones
con unos detectores tubulares (4) situados en el interior de un
blindaje (3), que quedan próximos y sobre la superficie de la
mezcla; un sistema de pesaje (5) que puede ser dinámico o estático;
un separador (7) del cloruro de potasio y del mineral de deshecho, y
un sistema electrónico de control (8) del proceso.
Description
Sistema separador minero selectivo de cloruro de
potasio.
La presente invención se refiere a un sistema
separador minero selectivo de minerales con alto contenido de KCl
(cloruro de potasio), considerado la mena o parte aprovechable de
la explotación minera, de la ganga, habitualmente constituida por
una parte importante de NaCl (cloruro de sodio), una proporción
variable de insolubles (habitualmente sulfatos y silicatos) y
cloruro de magnesio. El proceso de pretratamiento se realiza
aprovechando el análisis y cuantificación de un isótopo radiactivo
contenido en la mezcla.
El objeto de la invención es efectuar una
selección en origen de una mezcla de mineral con una ley mínima,
apta para su tratamiento integro y reducir los costos derivados de
mover montañas enteras para obtener una parte pequeña de cloruro de
potasio.
Es asimismo objeto de la invención el que el
sistema permita estudiar la geometría del mineral que va llegando
para poder discriminar con exactitud el grado de radiación emitida
por la mezcla, pudiendo seleccionar una ley concreta.
Habitualmente, en una explotación subterránea de
mineral potásico, se opera con el método denominado "de cámaras y
pilares". En este método se avanza excavando en el interior de
la tierra siguiendo las vetas de mineral aprovechable, dejando
amplios pilares del propio mineral para que sirvan de sustentación
a la bóveda así formada. En estas condiciones la explotación se
realiza habitualmente mediante explosivos, máquinas rozadoras o
minadores continuos.
El producto desmenuzado, que posteriormente se
envía a la superficie para su tratamiento y depuración, en un alto
porcentaje suele tener una granulometría de entre décimas de mm. y
algunos cm. Si las fracciones arrancadas son mayores, se suele
realizar una operación previa de molienda.
Pues bien, esas dimensiones macroscópicas hacen
posible realizar una clasificación por medios físicos, efectuándose
actualmente operaciones de separación industrial (varios miles de
Kg de mineral al día) utilizando el método denominado
"flotación".
En los procesos de separación física por
flotación se aprovecha la propiedad de la diferencia de tensión
superficial entre los granos de mineral constituidos básicamente
por NaCl (a rechazar) y los formados mayoritariamente por KCl
(mineral objeto de la explotación) con el agua. Dichos minerales se
introducen en unas celdas de flotación similares a piscinas poco
profundas, las cuales se encuentran llenas de un líquido,
generalmente agua saturadas de sales. A los granos de mineral
bañados en la solución se le añaden pequeñas proporciones de
aditivos para potenciar el efecto diferenciador de la tensión
superficial, como por ejemplo compuestos de resina de pino, y
seguidamente se someten a una agitación mas o menos violenta (como
pudiera ser introduciendo burbujas de aire en la interfase,
líquido/sólido), formándose una especie de espuma en la parte
superior de la piscina, que se recoge por decantación o por medio
de aspas batidoras, de manera que en esa espuma es donde se
encuentra la mayor parte del mineral aprovechable, mientras que el
resto de sólidos en suspensión pasarán a desecho.
En el proceso referido, las plantas de
tratamiento por flotación se suelen encontrar con una ley media del
mineral que se extrae de entre un 20 - 30%, lo que significa que
una gran parte de lo extraído en el interior de la mina
(70 - 80%) se acaba depositando en escombreras o trasportándose al mar, con el perjuicio medioambiental que puede ocasionar.
(70 - 80%) se acaba depositando en escombreras o trasportándose al mar, con el perjuicio medioambiental que puede ocasionar.
Además, cabe destacar el coste extraordinario,
tanto económico como energético, que supone la necesaria
utilización de cintas transportadoras u otros medios mecánicos en
el interior de la mina, para el transporte.
Todo este derroche es debido en gran medida a
que el yacimiento suele disponerse en capas o estratos de entre
varias decenas de cm. y algún metro de espesor, de manera que los
procedimientos habituales de explotación no permiten un alto grado
de selectividad, puesto que básicamente se recoge todo el material
arrancado y se introduce en el circuito principal de trasporte
hasta la planta de tratamiento.
Otro problema o inconveniente a tener en cuenta,
consiste en que la mezcla de minerales a menudo no es distinguible
a simple vista, puesto que tanto la sal como la potasa presentan
tonalidades blanquecinas, algo rojizas o anaranjadas, por lo que el
operador es incapaz de distinguir entre fracciones de mineral apto
para su tratamiento y lo que en realidad acabará depositado en
alguna escombrera durante siglos.
Tratando de obviar esta problemática son
conocidos sistemas de trabajo en seco que incorporan instalaciones
para la medición de radioactividad del mineral extraído, de manera
que en función de la detección o no de radiación en dicho mineral,
éste será separado para el aprovechamiento del correspondiente
mineral radiactivo.
El problema que presentan este tipo de
instalaciones es que no permiten estudiar la geometría del mineral
que va llegando, por lo que la discriminación no resulta muy
efectiva, ya que únicamente detectan si existe o no radiación y por
tanto minerales radiactivos, pero no permiten saber en qué
proporción participan, por lo que no permiten seleccionar una ley
concreta.
Asimismo este tipo de instalaciones no resultan
operativas cuando el espesor del mineral es superior a algunos
centímetros, ya que sobrepasado dicho espesor, las partículas
radioactivas que se encuentran en la zona inferior de la citada
capa tienden a no ser detectadas al ser absorbidas por colisión con
el mineral que tiene por encima.
El sistema objeto de la invención ha sido
concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta,
basándose en un pretratamiento que posibilita la selección en
origen de una mezcla de mineral con una ley mínima seleccionable
por el operador, apta para su tratamiento integro, reduciendo
enormemente los costes derivados de mover montañas enteras para
obtener una parte pequeña de KCl, objeto de la explotación.
La ventaja evidente de este nuevo sistema de
selección radica en la eliminación de una gran parte del residuo
salino que se generaría posteriormente y se depositaría al final en
una escombrera, creciendo a pasos agigantados, con el impacto
ambiental y contaminación que esto genera.
Mas concretamente, estructuralmente la
instalación en que se materializa el sistema de la invención
comprende cuatro partes fundamentales que pueden ser de formas y
tecnologías variables, correspondiendo esas partes a:
1.- Un sistema motriz para el trasporte del
mineral, estando dicho sistema motriz constituido por una cinta
transportadora de banda, cadenas u otros, pudiendo igualmente estar
formado por impulsores tipo vibradores, excéntricas, bisenfines, de
movimiento alternativo u otros.
2.- Un sistema detector que consta de: a) un
blindaje exterior para minimizar la radiación de fondo y otras
interferencias electromagnéticas; b) un conjunto interior de
detectores de radiación y sus alimentaciones eléctricas y c) un
sistema de pesaje, bien sea dinámico o bien sea estático.
3.- Un separador de material formado por una
tolva o similar con un actuador tipo clapeta, válvula mariposa o
similar, accionado por un sistema electrónico de control, como
cuarta parte del sistema. El aludido separador tiene por función
desviar hacia una zona u otra el mineral de NaCl y KCl
respectivamente, de manera que el NaCl es conducido hacia el
deshecho, mientras que el KCl es interpretado como apto y conducido
a otra zona para continuar el tratamiento de trasporte y
refino.
4.- En cuanto al sistema electrónico como cuarta
parte del sistema, el mismo está previsto como medio de control de
todos los procesos, realizando el conteo de los impulsos
radiactivos Beta y Gamma e interpretando el resultado en función de
los parámetros recibidos, tales como geometría del detector,
cuentas por unidad de tiempo, eficiencia de los lectores
utilizados, cantidad de material, ley mínima deseada por el
operador, corrección matemática debida a la
auto-absorción de emisiones radioactivas del propio
material, granulometría y/o densidad media si se desea aumentar la
precisión.
Debe tenerse en cuenta que el K (potasio) está
habitualmente formado por un conjunto de tres isótopos
(K-39, K-40 y K-41),
en donde dos de ellos son considerados nuclearmente estables,
poseyendo el K-40 una cierta actividad reactiva, de
manera que aproximadamente un 0,0127% del potasio está formado por
K-40, que a su vez es constituyente de la misma
proporción de KCl, objeto de la explotación.
Aunque para la ejecución del sistema se supone
que la explotaciones de los isótopos constituyentes del potasio son
aproximadamente constantes, sin embargo el conjunto dispone de
funciones de autocalibración para eliminar posibles desviaciones de
concentración debido a alteraciones gravimétricas, sedimentaciones
anormales, alteraciones geológicas u otros.
La ganga, en este caso (NaCl), no posee
actividad radiactiva habitual, por lo que una lectura debidamente
interpretada de la radiación liberada por unidad de tiempo de una
masa concreta de mineral compuesto, nos da una razón de la ley
(porcentaje ganga/mena) de esa porción concreta de mineral. El
sistema contempla el análisis de la geometría del mineral a evaluar,
corrigiendo matemáticamente la autoabsorción de la radiación por el
propio mineral transportado, reduciendo el error sistemático y
permitiendo regular la ley mínima que se desea a la salida.
Si dicha proporción anterior es superior a un
determinado porcentaje (regulable por el operador), significará que
la mezcla es susceptible de ser tratada y aprovechable, mientras
que en caso contrario será rechazada por medios mecánicos,
introduciéndose de nuevo en cámaras de explotación abandonadas,
efectuándose la selección de la ley por parte del operador mediante
un potenciómetro o similar, que el sistema electrónico
interpreta.
En cuanto al sistema detector, el mismo está
constituido por varios detectores de radiación de tubo, tipo
Geiger-Müller, con sus respectivas alimentaciones
eléctricas, estando dispuestos los detectores según una geometría
que, por una parte se encuentra relativamente cercana al mineral a
estudiar, lo que minimizará las pérdidas de información de la
radiación emitida por la mezcla debida a autoabsorción del aire, y
por otra parte intentando abarcar mediante varios tubos el
recubrimiento total de la unidad de superficie que se desee
cuantificar.
En una alternativa de realización se pueden
utilizar detectores de radiación basados en semiconductor o bien en
conjuntos de plásticos especiales con fotomultiplicador tipo
"scintillator", con el único requisito de que dichos elementos
deben tener una alta sensibilidad y un "tiempo muerto" de
reacción pequeño, debido a que se desea estudiar una mezcla en
movimiento y en ciclo continuo.
En cuanto a los productos de transformación
nuclear del K-40, suelen emitir partículas Beta y
radiación Gamma en la franja 1,32 - 1,46 MeV, por lo que además es
posible incluir un sistema de optimizado para discernir sólo estos
dos tipos de radiación mediante filtraje electrónico para esta
franja de energías. Esto minimizaría interferencias debido a
radiaciones de otras fuentes, como el carbono, presente en las
estructuras metálicas necesarias para constituir el conjunto, y
otros como uranio, escaso pero con una alta actividad
radiactiva.
Concretamente, el sistema detector de radiación
comprende:
- -
- Acondicionadores de señal y adaptador de impedancias.
- -
- Cuadrador electrónico/adaptador de impulsos.
- -
- Contador rápido de impulsos/discriminador de energías.
- -
- Registros y adaptadores de tensión.
En cuanto al sistema electrónico, el mismo
comprende una alimentación general de entrada en baja tensión en
alterna, así como interruptores generales y protecciones
diferenciales y magnetotérmicas, complementándose con fuentes de
alimentación de las correspondientes placas electrónicas.
Finalmente, dicho sistema electrónico de control
o autómata para controlar el proceso, se complementa también con
unos módulos de expansión entradas/salidas digitales y analógicas,
un potenciómetro (o regulador) de la ley deseada y otro de tiempo
de conteo, así como unos pilotos y voltímetros indicadores, y una
placa de potencia para control de los actuadores.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra un esquema general de la
instalación correspondiente al sistema de la invención.
La figura 2.- Muestra una vista esquemática de
la geometría resultante de la disposición de los tubos detectores
de radiación respecto del mineral que se pretende analizar.
La figura 3.- Muestra el esquema correspondiente
a las protecciones eléctricas generales del sistema electrónico que
forma parte del sistema de la invención.
La figura 4.- Muestra, finalmente, una vista
general del esquema básico correspondiente al tubo detector.
Como se puede ver en las figuras referidas, y
concretamente en la figura 1, el sistema de la invención previsto
como separador minero selectivo del KCl mezclado en ganga de NaCl
mediante lectura e interpretación de la radiación emitida por el
isótopo radiactivo K-40 contenido, comprende una
cinta transportadora (1) para el arrastre de los minerales KCl y
NaCl indicados, con el sentido de avance representado. Al paso de
los minerales referidos en su transporte por la cinta (1), se ha
previsto un sistema detector de radiaciones (2) con un blindaje
exterior (3) y un conjunto interno de tubos detectores de radiación
(4), habiéndose previsto igualmente unas basculas de pelaje
(5).
A la salida de la cinta transportadora (1) se
incluye una tolva (6) sobre la que van cayendo los minerales
anteriormente referidos, existiendo a la salida de la tolva (6) un
actuador (7) que pude estar constituido por una válvula de
mariposa, clapeta o similar, cuyo accionamiento en uno u otro
sentido lleva consigo la separación del NaCl y del KCl, siendo
desviados de manera independiente, en el primer caso hacia los
deshechos, y en el segundo caso hacia una zona en la que se
continua el tratamiento de trasporte y refino de dicho mineral.
El sistema comprende además un sistema
electrónico de control (8) que procesa los datos recibidos por
parte de los detectores de radiación (4) y de las basculas (5),
además de accionar el actuador (7).
En la figura 2 se muestra la disposición de una
pluralidad de tubos detectores de radiación (4), determinando una
geometría situada en proximidad a la mezcla del mineral (9) a
estudiar, a la vez que dichos tubos detectores (4) intentan
recubrir la totalidad de la superficie de esa mezcla (9) que se
pretende cuantificar.
En la figura 4 se deja ver el esquema de un tubo
detector de radiación (4), sensible a las radiaciones Beta y Gamma
(2'), con su alimentación continua (10), una resistencia de ánodo
(11) a la entrada (13), una resistencia de cátodo (12) en el
extremo opuesto o de salida, y un bloque (14) adaptador de
impedancias/acondicionador de señal.
En cuanto al sistema electrónico de control (8),
representado en la figura 3, el mismo comprende una alimentación
general (15), un interruptor (16), seguido de interruptores
diferenciales (o protecciones similares) (17) e interruptores
magnetotérmicos (18), con las salidas de las líneas de alimentación
protegidas (19), determinado todo ello por las correspondientes
protecciones eléctricas generales, así como medios para la detección
de la geometría del mineral tales como sistemas ópticos, sensores
de ultrasonidos, palpadores o similares, asociados al sistema de
control (8), los cuales permiten aplicar el coeficiente de
autoabsorción radiactiva.
Este coeficiente permite discriminar con
exactitud el grado de radiación emitida por la mezcla, permitiendo
al sistema de control detectar que grueso de mineral debe atravesar
la partícula y en qué proporción se atenúa la radiación,
obteniéndose un sistema sumamente eficaz.
Claims (8)
1. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, que estando previsto para separar en origen el cloruro
de potasio considerado la mena o parte aprovechable de la ganga
habitualmente constituida por una parte importante de cloruro de
sodio, una proporción variable de insolubles y cloruro de magnesio,
efectuándose la separación en base al análisis y cuantificación del
isótopo radiactivo K-40, se caracteriza
porque comprende un sistema motriz (1) para trasporte de los
minerales; un sistema detector de radiaciones emitidas por los
propios minerales; unos medios de pesaje (5) de los minerales
trasportados; un sistema separador (7) de los minerales de deshecho
(cloruro de sodio) y de los minerales aprovechables (cloruro de
potasio) para el posterior tratamiento y refinado de éste, y un
sistema de control (8) de todo el proceso, habiéndose previsto que
el sistema detector comprenda un blindaje exterior (3) para
minimizar la radiación de fondo y otras interferencias
electromagnéticas, así como un conjunto interior de detectores de
radiación (4) con sus correspondientes alimentaciones eléctricas,
incorporando medios detectores de la geometría del mineral entrante
para discriminación precisa del grado de radiación emitido por la
mezcla, con la particularidad de que el sistema separador se
constituye a partir de una tolva (6) establecida a la salida del
sistema motriz de trasporte (1), habiéndose previsto un actuador
(7) de válvula, clapeta o similar, que accionado por el sistema de
control electrónico (8) establece la separación del mineral de NaCl
y del mineral KCl, siendo aquel enviado al deshecho, mientras que
el mineral KCl es enviado a una zona para el posterior tratamiento
y refinado del mismo.
2. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
sistema motriz para el trasporte de los minerales está constituido
preferentemente por una cinta transportadora de banda (1), de
cadenas o similares.
3. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
sistema motriz para trasporte de los minerales, opcionalmente está
constituido por elementos impulsores tales como vibradores,
excéntricas, bisenfines de movimiento alternativo u otros.
4. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
los detectores de radiación (4) están dispuestos en una geometría
que tiende a cubrir toda la superficie de la mezcla (9) de
minerales que se pretende cuantificar.
5. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
los detectores de radiación (4) están dispuestos en una geometría
en la que dichos detectores de radiación (4) quedan en proximidad a
la mezcla (9) de los minerales objeto de análisis.
6. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
sistema de pesaje está constituido por unas básculas (5) como
medios susceptibles de formar un sistema dinámico o estático.
7. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
sistema electrónico de control (8) incluye una alimentación
eléctrica general (15), un interruptor (16), y unas protecciones
eléctricas (diferenciales (17) y magnetotérmicas (18)).
8. Sistema separador minero selectivo de cloruro
de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los
citados medios de detección de la geometría del mineral se
materializan en sistemas ópticos, sensores de ultrasonidos,
palpadores o similares.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200801604A ES2329751B1 (es) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio. |
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| ES200801604A ES2329751B1 (es) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2329751A1 ES2329751A1 (es) | 2009-11-30 |
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|---|---|
| ES (1) | ES2329751B1 (es) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB658572A (en) * | 1948-06-01 | 1951-10-10 | Eldorado Mining And Refining 1 | Apparatus for sorting radioactive ore |
| GB2017294A (en) * | 1978-02-21 | 1979-10-03 | Gen Mining & Finance Corp | Bulk Radioactive Ore Sorter |
| ES482668A1 (es) * | 1978-07-10 | 1980-03-01 | Outokumpu Oy | Metodo para la clasificacion de mena excavada e instalacion para llevar a cabo el metodo. |
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| ES2078842A2 (es) * | 1993-07-13 | 1995-12-16 | Univ Oviedo | Equipo de radiometria gamma natural y metodo de medida para el analisis del contenido en cenizas, componentes mineralogicos y elementos quimicos en rocas y minerales. |
-
2008
- 2008-05-28 ES ES200801604A patent/ES2329751B1/es active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2329751A1 (es) | 2009-11-30 |
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