ES2599177T3 - Dispositivo para la fabricación de productos minerales dispersos - Google Patents

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ES2599177T3 ES06755254.7T ES06755254T ES2599177T3 ES 2599177 T3 ES2599177 T3 ES 2599177T3 ES 06755254 T ES06755254 T ES 06755254T ES 2599177 T3 ES2599177 T3 ES 2599177T3
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Abstract

Instalación para la fabricación de productos minerales, con un molino (1) para la trituración de una materia prima mineral en partículas minerales, un dispositivo para la carga triboeléctrica de las partículas minerales y con un clasificador hidráulico (2) para la clasificación de las partículas minerales de forma mecánica y mediante separación electroestática de las partículas minerales cargadas triboeléctricamente, caracterizada porque (a) el clasificador hidráulico es un separador (2) conectado con el molino (1), en cuya carcasa de separador (23) reina un flujo turbulento y que se encuentra conformado para, además de la clasificación de las partículas minerales, cargarlas simultáneamente de forma electroestática; (b) porque unida al separador (2) se encuentra conectada una cámara de separación (3) electroestática, instalada para la separación de las partículas extrañas cargadas de forma triboelectroestática, que se encuentra conformada para separar una dispersión de material fino cargada y entregada por el separador (2) en un primer flujo de dispersión (30), que contiene el producto depurado, y un segundo flujo de dispersión (31), que contiene las partículas extrañas que deben ser separadas; y (c) porque un sistema de separación de aire (7, 8, 9) para la separación de aire de dispersión de los flujos de dispersión (30, 31) entregados por la cámara de separación (3) se encuentra unido a la cámara de separación (3), en donde la cámara de separación (3) se encuentra dispuesta entre el separador (2) y el sistema de separación de aire (7, 8, 9).

Description

DESCRIPCION
Dispositivo para la fabricacion de productos minerales dispersos
La presente invention hace referencia a un procedimiento y dispositivo para la fabricacion de productos minerales dispersos.
5 Los yacimientos naturales de materias primas se componen de una mezcla de diferentes materiales. La materia prima mineral explotada para una determinada aplicacion normalmente se encuentra contaminada con una cantidad de diferentes minerales acompanantes.
Para poder utilizar las materias primas minerales estas deben ser extraldas con tecnicas mineras y los minerales valiosos deben ser enriquecidos y limpiados mediante diferentes procesos de preparation.
10 Mientras mas alto es el enriquecimiento y la pureza del material valioso en un producto mineral, mas costoso es. Esto es valido, especialmente, para la implementation de materias primas minerales como material de relleno y alto valor en la industria papelera, de pinturas, de lacas, de plasticos y farmaceutica. La calidad de materiales de relleno minerales en estos ambitos de aplicacion se ajusta, en primera llnea, a la pureza qulmica y mineralogica del producto. En consecuencia, solo se pueden implementar yacimientos muy puros de materias primas minerales para 15 la fabricacion de materiales de relleno, o se deben implementar los correspondientes procedimientos tecnicos de preparacion para el enriquecimiento y la limpieza de las materias primas
Si se utiliza una procedimiento de preparacion en mojado, entonces la materia prima mineral triturada es enriquecida y limpiada en suspension acuosa mediante flotation, separation magnetica o mediante clasificacion de densidad. Luego de realizada la limpieza, el material de relleno mineral es molido finamente en solution acuosa y vendido 20 como suspension, as! llamado "slurry" (pulpa). A partir de un material mineral preparado en mojado tambien podrla fabricarse polvo seco, pero para ello el material deberla ser desaguado y secado termicamente, lo que sin embargo es muy costoso y consume gran cantidad de energla.
Por ello, para la fabricacion de productos minerales secos dispersos se implementan, por lo general, procedimientos de preparacion en los que la materia prima mineral es triturada y separada mediante molienda seca y clasificacion.
25 En los circuitos de molienda y clasificacion se implementan clasificadores hidraulicos para la clasificacion de productos minerales. Para la clasificacion, las partlculas generadas durante la molienda deben ser dispersadas y aisladas en aire para obtener una clasificacion eficiente en el clasificador hidraulico. Los productos generados por el clasificador hidraulico son separados del aire en instalaciones desempolvadoras. De este modo, en instalaciones para la molienda y clasificacion de materiales minerales se encuentra instalado un completo sistema de dispersion 30 de partlculas y desempolvador.
En este caso, sin embargo, la materia prima hasta ahora no se puede limpiar o se puede limpiar de forma muy ineficiente. Por ello, para la fabricacion de productos minerales dispersos de alta calidad, especialmente materiales de relleno, solo se pueden utilizar materias primas de partida muy puras y de alta calidad, pero que solo se encuentran a disposition en cantidad limitada.
35 En otros contextos, en el caso de otros materiales y finalidades ya se conoce la separacion electroestatica. En la patente US 5 885 330 se describe un procedimiento para la separacion de carbono no quemado de ceniza volatil. Luego, mediante un separador de fuerza centrlfuga se separan partlculas gruesas de la ceniza volatil y se recolectan en un contenedor separado. El flujo de material fino es conducido a una unidad de carga tribo separada, que puede estar construida de manera diferente, pero que en todo caso carga de manera diferente las partlculas de carbono y 40 ceniza volatil. Esta dispersion con las partlculas cargadas de forma diferente cae en un pozo de calda entre una placa de cobre con carga negativa y una placa de cobre con carga positiva. Mediante el campo electrico entre las placas con cargas diferentes, las partlculas cargadas anteriormente de forma diferente en la unidad de carga tribo, mas precisamente carbono por un lado y ceniza volatil por el otro lado, son separadas unas de otras. A traves de ciclones, las partlculas separadas se separan del gas y se recolectan en contenedores.
45 Conforme a EP 1,251,964 = WO 01/52998 se separan de manera electroestatica deshechos plasticos. En este caso se carga electroestaticamente en un tambor que gira una mezcla de partlculas plasticas en aire y mediante perforaciones de criba en el contorno del tambor son conducidas a un pozo de calda, en el que a ambos lados del trayecto de calda se encuentran previstos electrodos mas/menos para la separacion electroestatica de las partlculas de acuerdo a su diferente carga.
50 En ambas patentes antes mencionadas, luego de la trituration es necesaria, respectivamente, un dispositivo especial, adicional para la carga electroestatica. Ademas se trata de materiales totalmente distintos.
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La AU 674 011 B2 hace referenda a una unidad homogenea para la trituracion de carbon galleta a polvo de carbon y alimentacion en forma de una mezcla de polvo de carbon-aire hacia el quemador de una caldera de una central termica de carbon. El carbon galleta es conducido a un molino de carbon a traves de una tolva. El molino presenta dos discos horizontales con anillos que encastran entre si. En forma de meandros el carbon y el aire fluyen radialmente hacia fuera a traves de esos anillos. En el contorno exterior del molino se encuentra prevista una separacion se flujo transversal. En el molino las partlculas de carbon son cargadas de forma triboelectrica. El anillo de partlculas de carbon aire que sobresale horizontalmente hacia fuera es soplado desde abajo por un anillo de aire de separacion, las partlculas mas finas son conducidas por un canal, y las partlculas gruesas, mas precisamente impurezas de pirita, caen hacia abajo y as! con separadas con la ayuda de un anillo fragmentador/anillo de separacion.
Es objeto de la presente invencion, crear una instalacion en las que se limpie de forma eficiente materia prima mineral de las partlculas extranas, de manera que para la fabrication de producto minerales dispersos de alta calidad, especialmente de materiales de relleno, tambien se puedan utilizar materias primas de partida menos puras.
Para ello, la instalacion conforme a la invencion comprende las caracterlsticas de la revindication 1. En las reivindicaciones secundarias se caracterizan ejemplos de ejecucion ventajosos de la invencion. En cambio, en el caso de la instalacion conforme a la invencion, para la carga de las partlculas se aprovecha la carga triboelectrica que resulta de la friction intensiva de las partlculas de material solido entre si y a las piezas del clasificador, especialmente las piezas de rotor y estator de un separador de fuerza centrlfuga, despues de lo cual, para la separacion electroestatica de las impurezas de las partlculas valiosas, la dispersion de partlculas es conducida a traves de una camara de separacion electroestatica, que se encuentra conectada entre el clasificador hidraulico y el sistema de separacion de aire en el recorrido del procedimiento.
Ademas, para el refuerzo de la carga, diferentes componentes del clasificador, especialmente piezas de carcasa, por un lado y el rotor, por otro lado, pueden estar conectadas a polos diferentes de una fuente de tension continua.
Ademas, el tubo de conexion entre el clasificador hidraulico y la camara de separacion electroestatica puede estar compuesto de un material electroconductor o estar cubierto o revestido en este y las piezas electroconductoras conectados a un polo de una fuente de tension continua.
La camara de separacion electroestatica puede estar integrada en el flujo de material fino o en el flujo de material grueso del clasificador hidraulico. Salvo por la clasificacion electroestatica siguiente, la carga electroestatica ya es ventajosa para el proceso de separacion mismo, ya que las partlculas cargadas de forma electroestatica se distribuyen de forma uniforme en el flujo de aire.
Para mejorar aun mas la carga selectiva de los componentes individuales de la mezcla de materiales minerales, una pieza o multiples piezas moviles o fijas del clasificador hidraulico pueden estar fabricados en materiales especiales o recubiertos con estos.
La election del material depende del trabajo de extraction de electrones de los componentes de material mineral que deben ser separados y puede comprender materiales como acero, cobre, laton, politetrafluoretileno, polivinilcloruro, aluminio o materiales ceramicos.
El trabajo de extraccion de electrones es el trabajo que es necesario para eliminar un electron de la banda de energla superior de un atomo de un solido; es igual a la diferencia de las energlas potenciales de un electron entre el nivel de vaclo y el nivel de Fermi.
En este caso, el nivel de vaclo es igual a la energla de un electron en reposo en gran distancia de la superficie/ el nivel de Fermi es el potencial electroqulmico de los electrones en el solido.
En el contacto de dos materiales con diferente trabajo de extraccion de electrones, siempre el material con el mayor trabajo de extraccion de electrones (aceptor) es cargado de forma negativa, y el material con el menor trabajo de extraccion (donador) es cargado de forma positiva. De este modo, a los fines de la generation selectiva de carga en diferentes partlculas de una mezcla de materias primas minerales pueden ser implementados materiales con mayor o menor trabajo de extraccion de electrones.
Por ejemplo, para la separacion de cuarzo de carbonato de calcio , el rotor del clasificador puede ser de acero, cobre o laton, ya que el cuarzo, debido a su mayor trabajo de extraccion de electrones, es cargado de forma negativa durante el contacto de friccion con acero, cobre o laton, y por otro lado, debido a su menor trabajo de extraccion de electrones, el carbonato de calcio es cargado de forma positiva durante el contacto de friccion con acero, cobre o laton.
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Preferentemente, la maquina trituradora es un molino de bolas, pero tambien puede estar previsto un molino de barras, un molino autogeno, un molino semi autogeno, una trituradora de rodillos, un molino de clavijas, un molino por impacto, una trituradora de martillos, un molino vibratorio, un molino de chorro, un molino de agitacion o cualquier otra maquina trituradora correspondiente.
Para la clasificacion y la carga triboelectrica de las partlculas minerales trituradas preferentemente se encuentra previsto un separador de fuerza centrlfuga, pero tambien puede ser implementado cualquier otro tipo de clasificador hidraulico, por ejemplo: separador de corriente transversal, separador de zigzag, separador por aire de plato dispersion, separador de corriente ascendente, separador por aire en espiral.
En este caso, las partlculas solidas a separar pueden ser de cualquier tipo, contorno, tamano y fuente, mientras sean lo suficientemente pequenas como para ser introducidas en un clasificador hidraulico y clasificadas y cargadas triboelectricamente. Las partlculas solidas separables deben presentar un rango del tamano de grano menor a 10 mm, en donde preferentemente el tamano de rango medio deberla encontrarse en un rango entre mayor a 2 mm y menor a 1 mm.
El polvo de material mineral que debe ser separado puede estar compuesto por una cantidad arbitraria y en una mezcla arbitraria de diferentes componentes de materiales minerales (materiales valiosos e impurezas).
A continuation se explica en mayor detalle la presente invention con ayuda de dos ejemplos de ejecucion de instalaciones en conjunto con los dibujos:
Fig. 1 muestra un ejemplo de ejecucion en el que la camara de separation electroestatica se encuentra implementada en el flujo de material fino del clasificador hidraulico y el flujo de material grueso retorna al ingreso del molino.
Fig. 2 muestra, con ayuda del recorte ampliado II de la fig. 1, un separador que para el refuerzo de la carga se encuentra conectado a una fuente de tension continua.
Fig. 3 es un aumento de la fig. 2 y muestra mas claramente algunas piezas aisladas.
Fig. 4 muestra un ejemplo de ejecucion en el que la camara de separacion se encuentra implementada en el flujo de material grueso del clasificador hidraulico.
La instalacion conforme a la fig. 1 contiene un molino de bolas 1 para la trituration y para la desintegracion de la materia prima mineral, y como clasificador hidraulico, un separador de fuerza centrlfuga 2, que ademas de para la clasificacion conforme a la invencion sirve simultaneamente para la carga triboelectrica de las partlculas minerales trituradas.
Para lograr una mejor carga triboelectroestatica y una mayor densidad de carga de las partlculas que atraviesan el separador de fuerza centrlfuga 2, una tension continua electrica externa 10 puede ser conectada a una o multiples piezas giratorias o fijas del separador de fuerza centrlfuga 2. En la fig. 2 y fig. 3 esto se explica en detalle:
El cesto del separador 15 se encuentra conectado mediante el arbol rotor 25 y el acople 19 con el motor de accionamiento 18. En el arbol rotor 25 se encuentra colocado un anillo colector 20, que a traves de dos escobillas de carbon 17 se encuentra conectado con un polo de una fuente de tension continua 10, mientras que el otro polo se encuentra a tierra. La tension electrica suministrada por la fuente de tension continua 10 es transferida a traves de las escobillas de carbon 17 y el anillo colector 20 al arbol de rotor 25 compuesto de un material electroconductor y tambien al cesto de separador 15 dispuesto de manera conductora en el arbol de rotor.
Para evitar una transferencia de tension no controlada del arbol de rotor 25 al tubo de salida del material fino 14, el arbol de rotor 25 se encuentra revestido, en el area del paso a traves del tubo de salida del material fino 14, con el manguito 22 de material no electroconductor.
Ademas, el tubo de salida de material fino se encuentra protegido de transiciones no controladas de tension por la capa de aislamiento electrico 37.
Del lado del motor, el arbol del rotor que se encuentra bajo tension continua 25 se encuentra separado del motor de accionamiento 18 por el acoplamiento aislado electricamente 19 y la capa de aislamiento electrica 36.
Los componentes que conducen tension en el area del alojamiento del arbol de rotor 25 y del anillo colector 20 se encuentran separados del ambiente por una carcasa de protection no electroconductora 21.
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El tubo de salida de material fino 14 del separador tambien se encuentra aislado de la carcasa del separador 23 mediante una capa de aislamiento no electroconductora 29.
El aire de separador es ingresado en la camara de separacion a traves de la entrada de aire de separation 16 y el polvo mineral triturado 26 es ingresado en la camara de separacion a traves de la abertura de entrada 27 y dispersados por el flujo de aire turbulento 25 que reina en la camara de separacion.
Las partlculas dispersas en el aire siguen al flujo de aire en la camara de separacion y deben atravesar el cesto del separador 15 que gira velozmente. En este caso se produce un contacto y friction intensivo de las partlculas con las laminas del cesto del separador 15 y, de este modo, una carga triboelectrica del polvo de material mineral. Las partlculas minerales gruesas no pueden atravesar el cesto del separador 15, sino que son rechazadas por este. En este caso tambien se produce un contacto y friccion intensivo con el cesto del separador 15 y la carcasa del separador 23 y, de este modo, tambien una carga triboelectrica de las partlculas minerales gruesas 24, que son descargadas del separador a traves de la salida de material grueso 28.
En otro ejemplo de ejecucion (aqul no representado), para el refuerzo de la carga triboelectrica de las partlculas de material valioso y de las impurezas, el cesto del separador 15 se encuentra revestido con un material, cuyo trabajo de extraction de electrones se encuentra entre el trabajo de extraction de electrones del material y de la impureza. De la misma manera, el tubo de salida de material fino 14 puede estar fabricado de un material, cuyo trabajo de extraccion de electrones se encuentra entre el trabajo de extraccion de electrones del material y de la impureza.
Ademas, tambien el tubo de conexion 11 entre el separador de fuerza centrlfuga 2 y la camara de separacion 3 puede estar conectado con el polo de una fuente de tension continua 10.
El flujo de material fino cargado 32 llega a una camara de separacion 3, dispuesta preferentemente de forma vertical y que se encuentra equipada con electrodos de separacion 4, 4a. En la camara de separacion electroestatica 3 la dispersion de material fino cargada es separada en un flujo de dispersion 30, que contiene el producto limpio, y un flujo de dispersion 31, que contiene las partlculas extranas separadas. Ambos flujos de dispersion separados 30 y 31 son conducidos, respectivamente, por un sistema para la separacion del aire. Estos dos sistemas de separacion de aire se componen, por ejemplo, de ciclon de separacion 7 y/o filtro de polvo 8 y ventilador 9, que mediante presion negativa genera el flujo de aire necesario para la dispersion y el transporte de las partlculas minerales a traves del clasificador hidraulico y la camara de separacion.
El polvo mineral limpio llega al contenedor 12, el polvo de partlculas extranas separado llega a otro contenedor 13.
La fig. 4 muestra un ejemplo de ejecucion en el que el flujo de material fino del separador de fuerza centrlfuga 2 es el producto final, mientras que el flujo de material grueso 24 del separador de fuerza centrlfuga es conducido a una camara de separacion electroestatica 3 mediante el suministro del aire 33 necesario.
Por lo tanto, la dispersion de material grueso en este caso es dividido en dos flujos parciales, de lo que un flujo parcial 34, que contiene las partlculas valiosas, retorna al ingreso del molino mientras que el otro flujo parcial 35, que contiene las partlculas extranas, luego de la separacion del aire de dispersion es procesado como deshecho o producto derivado.
Por lo demas, la fig. 4 corresponde esencialmente a la fig. 1, las mismas piezas se encuentran indicadas con las mismas referencias.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Instalacion para la fabricacion de productos minerales, con un molino (1) para la trituracion de una materia prima mineral en partlculas minerales, un dispositivo para la carga triboelectrica de las partlculas minerales y con un clasificador hidraulico (2) para la clasificacion de las partlculas minerales de forma mecanica y mediante separacion electroestatica de las partlculas minerales cargadas triboelectricamente,
    caracterizada porque
    (a) el clasificador hidraulico es un separador (2) conectado con el molino (1), en cuya carcasa de separador (23) reina un flujo turbulento y que se encuentra conformado para, ademas de la clasificacion de las partlculas minerales, cargarlas simultaneamente de forma electroestatica;
    (b) porque unida al separador (2) se encuentra conectada una camara de separacion (3) electroestatica, instalada para la separacion de las partlculas extranas cargadas de forma triboelectroestatica, que se encuentra conformada para separar una dispersion de material fino cargada y entregada por el separador (2) en un primer flujo de dispersion (30), que contiene el producto depurado, y un segundo flujo de dispersion (31), que contiene las partlculas extranas que deben ser separadas;
    y (c) porque un sistema de separacion de aire (7, 8, 9) para la separacion de aire de dispersion de los flujos de dispersion (30, 31) entregados por la camara de separacion (3) se encuentra unido a la camara de separacion (3), en donde la camara de separacion (3) se encuentra dispuesta entre el separador (2) y el sistema de separacion de aire (7, 8, 9).
  2. 2. Instalacion conforme a la reivindicacion 1, caracterizada porque la camara de separacion (3) se encuentra unida con el separador (2) para la recepcion del flujo de material fino del separador (2).
  3. 3. Instalacion conforme a la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque se encuentra previsto un sistema de separacion de aire, respectivamente, para la introduction de los flujos de dispersion (30, 31) .
  4. 4. Instalacion conforme a la reivindicacion 1, caracterizada porque la camara de separacion (3) se encuentra unida con el separador (2) para la recepcion del flujo de material grueso (24) del separador (2), porque se encuentra previsto un sistema de separacion de aire para la recepcion del flujo de material fino del separador (2), y porque con la camara de separacion (3) se encuentra unido un primer sistema de ventilation (7,8,9) para la recepcion de un primer flujo parcial (34), que contiene partlculas valiosas, y una segundo sistema de ventilacion (7 ,8, 9) para la recepcion de un segundo flujo parcial (35), que contiene partlculas extranas.
  5. 5. Instalacion conforme a la reivindicacion 4, caracterizada porque para el retorno del primer flujo parcial (34), la camara de separacion (3) se encuentra unida con una entrada del separador (2).
  6. 6. Instalacion conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque con los sistemas de separacion de aire (7, 8, 9) se encuentran conectados contenedores (12,13) para la recepcion de polvo mineral purificado o polvo de partlculas extranas.
  7. 7. Instalacion conforme a la reivindicacion 1, caracterizada porque para el refuerzo de la carga triboelectrica de las partlculas minerales se encuentra conectado, al menos, un componente del separador (2) a un polo de una fuente de tension continua (10).
  8. 8. Instalacion conforme a la reivindicacion 7, en la que el separador es un separador de fuerza centrlfuga, caracterizada porque para el refuerzo de la carga, al menos una pieza de rotor del separador de fuerza centrlfuga (2) y/o al menos una pieza de estator del separador de fuerza centrlfuga (2) se encuentra conectado o se encuentran conectados con un polo de una fuente de tension continua (10).
  9. 9. Instalacion conforme a una de las reivindicaciones 1, 7 y 8, caracterizada porque un tubo de conexion (11) entre el separador (2) y la camara de separacion electroestatica (3) se compone o se encuentre recubierto o revestido con un material electroconductor (29), y porque las piezas electroconductoras se encuentran conectadas a un polo de una fuente de tension continua (10).
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