ES3074271T3 - Mechanochemical activation of clays - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para la activación mecanoquímica de material mineral, el cual comprende los siguientes pasos: a) secado y trituración del material mineral, b) transferencia del material mineral a un primer molino de alta energía (40), c) molienda del material mineral en el primer molino de alta energía (40), d) extracción del material mineral del primer molino de alta energía (40), e) transferencia del material mineral a un segundo molino de alta energía (70), f) activación mecanoquímica del material mineral en el segundo molino de alta energía (70), y g) extracción del material mineral activado del segundo molino de alta energía (70). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Activación mecanoquímica de arcillas

[0003] La invención se refiere a un procedimiento para la activación mecanoquímica de arcillas.

[0004] En particular, en el sector de la industria cementera, las arcillas activadas se han consolidado como aditivo. La vía utilizada habitualmente en la actualidad es el secado y la calcinación de las arcillas, es decir, una activación térmica. Esto requiere un proceso de 2 pasos:

[0005] 1) Presecado y amorfización de los minerales arcillosos mediante activación térmica (calcinación) 2) Molienda fina para generar una superficie específica lo más elevada posible, con el fin de poder utilizar el producto final como componente de cemento.

[0006] El objetivo de la activación térmica es destruir la estructura cristalina de los minerales arcillosos y transformarla en una estructura amorfa, de modo que los distintos componentes químicos, tales como el óxido de aluminio y la sílice, puedan reaccionar químicamente con el clínker molido durante la hidratación del cemento. El objetivo del segundo paso es aumentar la superficie mediante molienda, con el fin de incrementar la superficie de las arcillas activadas térmicamente y, en última instancia, aumentar la cinética de la reacción de hidratación del cemento.

[0007] El nuevo proceso de activación mecanoquímica combina las dos etapas de activación —la amorfización y la activación mecánica o molienda fina— en un proceso de una sola etapa realizado en un molino de alta densidad energética, en el que únicamente se emplea energía mecánica.

[0008] En la activación térmica, por una parte, se requiere energía para el calentamiento y, por otra parte, la elevada temperatura también puede provocar otras transformaciones de la materia que, en determinadas circunstancias, son indeseadas. Además, el proceso térmico requiere una depuración de los gases de combustión para la separación de las emisiones de óxidos de nitrógeno y óxido de azufre que se generan. Asimismo, el proceso térmico exigirá en el futuro la utilización de procedimientos para la separación y eventualmente depuración del dióxido de carbono generado o liberado.

[0009] La WO 2017/008863 A1 da a conocer un procedimiento y una disposición de instalación para el acondicionamiento y la activación de una materia prima.

[0010] La EP 3909682 A1 da a conocer un procedimiento y un molino de rodillos para la activación termomecánica de una mezcla de arcillas.

[0011] La DE 102015106109 A1 da a conocer un procedimiento para la activación triboquímica de aglutinantes y aditivos.

[0012] De la US 8783589 B2 se conoce un procedimiento de molienda.

[0013] De la CN 109954485 A se conoce un procedimiento para la fabricación de arcilla activada.

[0014] De la EP 1 880 767 A1 se conoce un sistema de conexión entre molinos operados de forma continua y conectados en serie en una instalación de molienda.

[0015] De TOLE ILDA ET AL: «Mechanochemical activation of natural clay minerals: an alternative to produce sustainable cementitious binders - review», MINERALOGY AND PETROLOGY, SPRINGER VIENNA, Viena, vol. 113, n.º 4, 8 de mayo de 2019 (2019-05-08), páginas 449-462, XP036833323, ISSN: 0930-0708, DOI: 10.1007/S00710-019-00666-Y [encontrado el 2019-05-08] se conoce la activación mecanoquímica de arcillas. Dado que las arcillas constituyen un sistema complejo (en particular en comparación con la calcinación de piedra caliza), distintos procedimientos de activación conducen a distintos productos (arcillas activadas) con propiedades diferentes. Mientras que la caolinita, en particular, puede activarse fácilmente mediante activación térmica, otros minerales arcillosos, como la moscovita, no pueden activarse o solo pueden activarse térmicamente de forma insuficiente incluso a temperaturas elevadas. Asimismo, la diversidad de las arcillas utilizables hace que no todo procedimiento sea aplicable a cualquier arcilla.

[0016] La invención tiene por objeto proporcionar un procedimiento de activación alternativo, con el fin de poder emplear otras calidades de arcilla distintas de las que actualmente se consideran adecuadas para la calcinación de arcilla o de poder obtener otras propiedades del producto. En particular, debe ser posible una ampliación de la base de materias primas utilizables a arcillas, en particular, moscovíticas, illíticas o cloríticas.

[0017] Este objeto se resuelve mediante el procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1.

[0018] Perfeccionamientos ventajosos se desprenden de las reivindicaciones dependientes, de la descripción que sigue y del dibujo.

[0020] El procedimiento según la invención sirve para la activación mecanoquímica de material mineral. El procedimiento comprende las siguientes etapas:

[0022] a) secado y trituración gruesa del material mineral,

[0023] b) transferencia del material mineral a un primer molino de alta energía,

[0024] c) molienda en seco del material mineral en el primer molino de alta energía,

[0025] d) extracción del material mineral del primer molino de alta energía,

[0026] b) transferencia del material mineral a un segundo molino de alta energía,

[0027] f) activación mecanoquímica del material mineral en el segundo molino de alta energía,

[0028] g) extracción del material mineral activado del segundo molino de alta energía, llevándose a cabo la activación mecanoquímica en la etapa f) con una aportación de energía por volumen de cámara de molienda de al menos 100 kW/m3.

[0030] En la etapa a) se lleva a cabo en primer lugar un primer secado y una trituración gruesa. En este caso, el orden del secado y de la trituración gruesa puede ser cualquiera, pudiendo también llevarse a cabo de forma (parcialmente) simultánea. Esto es bien conocido por el experto en la materia a partir del estado de la técnica. Los molinos de molienda ultrafina, es decir, los molinos que pueden generar un tamaño de partícula especialmente pequeño, por lo general no pueden operar con material demasiado grueso. Por otra parte, los molinos de molienda ultrafina están optimizados para la molienda ultrafina y, por tanto, son inadecuados y antieconómicos para una trituración gruesa. Por tanto, es habitual y conveniente llevar a cabo una trituración gruesa antes de la alimentación a un molino de molienda ultrafina. Además, una aplicación principal es la activación de arcillas, pero también, por ejemplo, de escorias almacenadas en depósitos. Por tanto, los materiales de partida presentan, por lo general, una humedad inicial demasiado elevada, por lo que es necesario un secado. Ambos procesos también son habituales antes de una activación térmica convencional y pueden llevarse a cabo de manera análoga.

[0032] El punto esencial es que el material mineral activado se extrae directamente del segundo molino de alta energía y que, por tanto, no se lleva a cabo posteriormente una etapa de activación térmica. La activación se lleva a cabo, por tanto, ya de forma completa en el segundo molino de alta energía. La amorfización y la activación mecanoquímica tienen lugar, por tanto, en la etapa f) y, por consiguiente, durante el proceso de molienda.

[0033] Por consiguiente, el primer molino de alta energía de la etapa c) se opera de la manera habitual. Por tanto, el material a moler se muele durante el tiempo necesario (y se somete al aporte de energía necesario) para alcanzar el tamaño mínimo de partícula. Por tanto, se lleva a cabo un proceso de molienda puramente clásico. En este caso, la molienda se lleva a cabo sin adición de agua, es decir, no en húmedo ni en forma de suspensión, sino, de acuerdo con el secado de la etapa a), como una molienda en seco sin adición de humedad, diferenciándose así de los procedimientos clásicos de molienda en húmedo. Del mismo modo, la activación mecanoquímica en la etapa f) también se lleva a cabo en seco, es decir, sin adición de agua.

[0035] La operación del segundo molino de alta energía en la etapa f) se diferencia fundamentalmente de ello. En este caso, el material a moler se alimenta al segundo molino de alta energía prácticamente con el tamaño de partícula mínimo alcanzable. La activación mecanoquímica comprende tres fases o etapas: En la primera etapa, el tamaño de las partículas disminuye (más o menos linealmente) con el aporte de energía. Expresado de forma simplificada, cuanto más se muele, más fino se vuelve el producto. Esta es la zona de funcionamiento del primer molino de alta energía (zona de Rittinger). Sin embargo, esto tiene un límite, un tamaño de partícula que difícilmente se puede rebajar. A partir de este punto, se alcanza una segunda etapa en la que el tamaño de partícula no puede modificarse mediante una aportación adicional de energía (zona de activación y agregación). En esta etapa se produce la destrucción de estructuras cristalográficas mediante la ruptura de enlaces atómicos; átomos individuales o grupos enteros de átomos son sustituidos por otros átomos o grupos de otros átomos. En particular, en las superficies de las partículas, la estructura cristalina inicial, así como el tipo de enlace y los estados de oxidación de los átomos, se modifican debido a la elevada transferencia de energía y a las reacciones químicas subsiguientes. Por razones económicas, en una molienda convencional, en la que únicamente se pretende generar superficie, se evita por tanto la transición de la primera etapa a la segunda etapa. Sin embargo, este paso es necesario para la activación mecanoquímica. Si se incrementa aún más el aporte de energía, puede alcanzarse una tercera etapa en la que, debido a la aglomeración de nanopartículas, incluso puede observarse nuevamente un aumento del tamaño de partícula (zona de aglomeración), lo que tiene un efecto positivo sobre la trabajabilidad de morteros y hormigones de cementos basados en arcillas activadas. Por tanto, esta zona se evita en mucha mayor medida durante una molienda, ya que con un menor esfuerzo puede obtenerse un mejor resultado. Sin embargo, según la invención, el segundo molino de alta energía se opera precisamente de forma exclusiva en esta zona, la cual normalmente se evita expresamente. Se ha comprobado que ello permite una activación directa en el segundo molino de alta energía, ya que, con aportaciones elevadas de energía, es decir, en la segunda etapa, se producen modificaciones del propio material que, por ejemplo, en el caso de las arcillas, al igual que una activación térmica, conducen a una activación, es decir, a una reactividad que permite su utilización como aglutinante (y, con ello, como sustituto del clínker). Por tanto, con aportes de energía de tal magnitud puede prescindirse de un tratamiento térmico posterior.

[0037] No obstante, se ha comprobado que la demanda de energía para una activación puramente mecanoquímica puede ser superior a la requerida para una activación térmica. Por tanto, el procedimiento según la invención parece inicialmente desventajoso frente a la activación térmica convencional. Sin embargo, se ha comprobado que el procedimiento según la invención resulta ventajoso, en particular para la activación de arcillas, a pesar de la demanda de energía probablemente comparativamente elevada. Precisamente en el caso de materias primas complejas, como por ejemplo las arcillas, una activación térmica da lugar regularmente a varios efectos negativos. Por una parte, es sabido que, por ejemplo, a partir de las arcillas pueden liberarse sustancias en forma gaseosa a temperaturas elevadas, las cuales requieren una depuración de gases de escape más compleja. Esto puede evitarse prescindiendo de temperaturas más elevadas. Por otra parte, a las temperaturas elevadas de la activación, los componentes responsables del color, por ejemplo, los compuestos de hierro, se oxidan con frecuencia, lo que, en el caso de contenidos elevados de hierro, conduce a una coloración rojiza no deseada del producto. Para evitarlo, es necesaria una atmósfera de gas protector o una reducción posterior, siendo ambas opciones complejas. Por consiguiente, aunque el procedimiento según la invención incrementa la demanda de energía para la etapa de activación propiamente dicha, se simplifica el tratamiento de los gases de escape y puede evitarse una reducción posterior. Además, durante el proceso de activación térmica sigue liberándose dióxido de carbono procedente de combustibles fósiles o combustibles derivados de residuos, pero también de la desacidificación de minerales carbonatados durante la calcinación, lo que, para lograr la neutralidad en CO₂, requiere finalmente un proceso de captura de CO₂. El procedimiento según la invención únicamente requiere energía eléctrica y se ha demostrado que los minerales carbonatados no se descomponen durante el proceso de activación mecanoquímica, sino que se conservan en el producto de arcilla activada como material amorfizado y reactivo. De este modo, puede simplificarse y descarbonizarse de manera eficiente todo el proceso de activación para la fabricación de un aglutinante comercializable. Además, distintos minerales arcillosos presentan diferentes temperaturas óptimas de activación térmica. Así, por ejemplo, los minerales del grupo de la caolinita y de la clorita se activan a temperaturas considerablemente más bajas que, por ejemplo, los minerales del grupo de las micas (moscovita, illita y otros). Si, en el caso de arcillas que contienen minerales de estos grupos, se selecciona para la activación térmica la temperatura de activación óptima de la caolinita, los minerales como la moscovita y la illita todavía no se activan. Si, por el contrario, se selecciona para la activación térmica la temperatura de activación considerablemente más elevada de la moscovita y la illita, se produce, debido a la formación de nuevas fases minerales, en particular espinelas, una sobrecalcinación de la caolinita, lo que tiene como consecuencia una desactivación. En cambio, esta diferenciación de los minerales arcillosos con respecto a la temperatura óptima de activación desaparece en la activación mecanoquímica.

[0038] En este caso, por ejemplo y de manera preferente, también pueden operarse en paralelo dos o más segundos molinos de alta energía, compensándose así un tiempo de permanencia más prolongado necesario en el segundo molino de alta energía.

[0040] Según la invención, la molienda en la etapa f) se lleva a cabo con una aportación de energía por volumen de cámara de molienda de al menos 100 kW/m³, preferentemente de al menos 200 kW/m³. Un valor habitual para un molino de bolas, como ejemplo de molino de molienda ultrafina, se sitúa normalmente más bien en torno a 20 kW/m³ y, por tanto, es considerablemente inferior. En este caso, por volumen de cámara de molienda debe entenderse el volumen disponible en el interior del segundo molino de alta energía, es decir, el volumen libre cuando no hay material ni, por ejemplo, bolas en el segundo molino de alta energía. Por tanto, los componentes pertenecientes al molino, por ejemplo, un eje dispuesto de manera móvil en el interior, no se incluyen en el volumen de cámara de molienda, ya que dicho volumen no puede ser ocupado por material.

[0042] En otra forma de realización de la invención, la activación mecanoquímica del material mineral en la etapa f) provoca un aumento del valor R3 (7d) según ASTM C1897-20 de al menos 150 J/g, preferentemente de al menos 250 J/g. La activación es, por tanto, suficientemente elevada para utilizar los materiales activados de este modo como materiales cementantes suplementarios (Supplementary Cementitious Materials, SCM). La norma ASTM C1897-20 es la norma habitualmente utilizada en la industria del cemento para el estudio de la reactividad o del comportamiento de fraguado.

[0044] En otra forma de realización de la invención, el segundo molino de alta energía se opera de manera continua. Esto significa que, conforme a la etapa e), se introduce continuamente material mineral en el segundo molino de alta energía y, al mismo tiempo, se extrae continuamente material mineral activado conforme a la etapa g). Preferentemente, el segundo molino de alta energía se opera por tanto como molino de paso con un lado de entrada y un lado de salida.

[0046] En otra forma de realización de la invención, entre la etapa d) y la etapa e) se lleva a cabo una primera separación selectiva por tamaños en una primera fracción gruesa y una primera fracción fina. La primera fracción fina se transfiere en la etapa e) y la primera fracción gruesa se recircula a la etapa b). Dado que el primer molino de alta energía se opera en la zona de molienda pura, tiene sentido transferir únicamente la fracción fina al segundo molino de alta energía y garantizar así que en el segundo molino de alta energía ya no sea necesario ni posible realizar trabajo de molienda.

[0047] En otra forma de realización de la invención, la primera separación selectiva por tamaños se lleva a cabo de tal manera que el límite de tamaño entre la primera fracción gruesa y la primera fracción fina corresponde al tamaño mínimo de partícula alcanzable con el primer molino de alta energía multiplicado por un factor de 2. En función del molino, de los cuerpos de molienda y del material que va a molerse, el tamaño mínimo de partícula alcanzable es variable, pero no puede modificarse debido a la relación anteriormente descrita entre la energía introducida y el tamaño de partícula. Así, por ejemplo, si para una combinación dada el tamaño mínimo de partícula fuese de 5 μm, se seleccionaría como límite de tamaño un valor de 10 μm.

[0048] En otra forma de realización de la invención, después de la etapa g) se lleva a cabo una segunda separación selectiva por tamaños en una segunda fracción gruesa y una segunda fracción fina, extrayéndose la segunda fracción gruesa como producto y recirculándose la segunda fracción fina a la etapa e), donde, a su vez, se extrae la segunda fracción gruesa como producto. Por ejemplo, la separación se realiza mediante un clasificador. En este caso, la segunda fracción fina se recircula, ya que la activación está asociada a un aumento del tamaño de partícula. Esto se diferencia fundamentalmente de la separación y recirculación convencionales en un molino, en las que normalmente se recircula la fracción gruesa.

[0049] En otra forma de realización de la invención, la segunda separación selectiva por tamaños se lleva a cabo de tal manera que el límite del tamaño de partícula entre la segunda fracción gruesa y la segunda fracción fina corresponde al tamaño mínimo de partícula alcanzable con el segundo molino de alta energía multiplicado por un factor de 2.

[0050] En otra forma de realización de la invención, el primer molino de alta energía y el segundo molino de alta energía se seleccionan del grupo que comprende un molino vibratorio, un molino planetario de bolas y un molino agitador de bolas. Preferentemente, el primer molino de alta energía y el segundo molino de alta energía se seleccionan del grupo que comprende un molino planetario de bolas y un molino agitador de bolas. Estos tipos de molino han resultado ser especialmente adecuados para la activación mecanoquímica, ya que con este tipo de molinos pueden alcanzarse densidades de energía particularmente elevadas. De manera especialmente preferente, el primer molino de alta energía y el segundo molino de alta energía son un molino agitador de bolas operado en seco.

[0051] En otra forma de realización de la invención, se selecciona como segundo molino de alta energía un molino agitador de bolas operado en seco con una relación longitud-diámetro de 2,5 a 5.

[0052] En otra forma de realización de la invención, el segundo molino de alta energía se llena con un grado de llenado de cuerpos de molienda del 50 % en volumen al 95 % en volumen, preferentemente del 50 % en volumen al 80 % en volumen y, de manera especialmente preferente, del 60 % en volumen al 70 % en volumen. En este caso, el volumen aparente de los cuerpos de molienda se refiere al volumen de cámara de molienda del segundo molino de alta energía. Dado que, en el caso de un simple apilamiento, el grado de llenado es de aproximadamente el 64 % y, en el caso del empaquetamiento más denso de esferas, únicamente de aproximadamente el 74 %, incluso con un grado de llenado de cuerpos de molienda teórico del 100 % se obtiene un espacio libre correspondiente, que puede ser ocupado, por ejemplo, por el material mineral que va a activarse. Sin embargo, dado que el grado de llenado de un apilamiento de cuerpos de molienda depende en gran medida de la forma y de la uniformidad de los cuerpos de molienda, resulta prácticamente más sencillo referir el grado de llenado de cuerpos de molienda al volumen aparente y no al volumen real (llenado).

[0053] En otra forma de realización de la invención, se seleccionan cuerpos de molienda de hierro o de una aleación de hierro, o de aluminio o de una aleación de aluminio. Preferentemente, se seleccionan cuerpos de molienda de hierro o de una aleación de hierro. En particular, se seleccionan cuerpos de molienda de acero.

[0054] En otra forma de realización de la invención, se seleccionan cuerpos de molienda cerámicos.

[0055] En otra forma de realización de la invención, se seleccionan cuerpos de molienda con un diámetro de entre 1 mm y 10 mm.

[0056] En otra forma de realización de la invención, el molino agitador de bolas se opera con una velocidad periférica de entre 2 m/s y 8 m/s, preferentemente entre 3 m/s y 5 m/s, y de manera especialmente preferente entre 3,5 m/s y 4,5 m/s.

[0057] En otra forma de realización de la invención, el molino agitador de bolas se opera con un caudal volumétrico de gas y un flujo de material. La relación entre el caudal volumétrico de gas y el flujo de material se ajusta de tal manera que la relación entre el caudal volumétrico de gas y el flujo de material se sitúe entre 0,0001 m<3>/kg y 5 m<3>/kg, preferentemente entre 0,1 m<3>/kg y 2 m<3>/kg.

[0058] En otra forma de realización de la invención, el secado y la trituración en la etapa a) se llevan a cabo hasta alcanzar una humedad residual inferior al 1 % en peso y un tamaño de grano inferior a 2 mm.

[0059] En otra forma de realización de la invención, el material mineral se selecciona del grupo que comprende arcilla, ceniza, en particular ceniza volante, clínker de cemento belítico, fracciones finas de hormigón reciclado, escoria, filosilicatos y tectosilicatos. De manera especialmente preferente, se selecciona como material mineral arcilla o una mezcla de arcilla y otro material o de varios materiales adicionales seleccionados del grupo que comprende ceniza, en particular ceniza volante, clínker de cemento belítico, fracciones finas de hormigón reciclado, escoria, filosilicatos y tectosilicatos.

[0060] En otra forma de realización de la invención, el material mineral se activa mecánicamente junto con un 0,1-50 % en peso de cuarzo o corindón.

[0061] En otra forma de realización de la invención, después de la extracción del material mineral activado en la etapa g), el material extraído se analiza para determinar la activación. Para el análisis, se selecciona uno o varios procedimientos del grupo que comprende espectroscopia IR, espectroscopia Raman, análisis por difracción de rayos X, calorimetría de flujo de calor, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido, análisis del tamaño de partícula y/o de la forma de las partículas, espectroscopia de RMN. De manera especialmente preferente, para el análisis se selecciona un procedimiento o varios procedimientos del grupo que comprende espectroscopia IR, espectroscopia Raman, análisis por difracción de rayos X y calorimetría de flujo de calor. En otra forma de realización de la invención, se selecciona y utiliza como gas para la corriente de gas a través del primer molino de alta energía y/o del segundo molino de alta energía un gas que comprende un gas o varios gases seleccionados del grupo que comprende nitrógeno, argón, dióxido de carbono, vapor de agua, monóxido de carbono, hidrógeno, hidrocarburo, en particular metano, etano, propano y butano. De manera especialmente preferente, el gas contiene principalmente (más del 50 % en volumen) nitrógeno, dióxido de carbono o vapor de agua. De manera especialmente preferente, el gas contiene menos del 1 % en volumen, preferentemente menos del 0,1 % en volumen, de oxígeno.

[0062] En otra forma de realización de la invención, el material mineral se muele en la etapa c) y/o en la etapa f) junto con un agente reductor líquido o sólido. Por ejemplo, puede utilizarse carbón o polvo de carbón como agente reductor sólido. Por ejemplo, puede utilizarse un hidrocarburo líquido como agente reductor líquido. La adición sirve, por ejemplo, por una parte para evitar una oxidación, por ejemplo, del hierro. Al mismo tiempo, esta puede utilizarse para ajustar un tono gris neutro deseado del producto acabado.

[0063] En otra forma de realización de la invención, la molienda en la etapa c) y/o en la etapa f) se lleva a cabo a una temperatura del material de 100 °C a 250 °C. Esta temperatura elevada es ventajosa para evitar la condensación de agua y, dado el caso, poder evacuar agua adicional.

[0064] A continuación, el procedimiento según la invención se explica con mayor detalle mediante un ejemplo de realización representado en el dibujo.

[0065] Fig.1 diagrama de flujo

[0066] En la Fig. 1 el procedimiento está representado de manera muy esquemática. Por ejemplo, una arcilla se introduce en el molino de martillos 10, donde se tritura y se transporta, a través de un secador de conducto ascendente 20, a un silo de material de partida 30. La arcilla así pretriturada y secada se transfiere a un primer molino de alta energía 40 (por ejemplo, un molino agitador de bolas). El material extraído del primer molino de alta energía 40 se separa en un primer dispositivo de separación 50, por ejemplo, un clasificador. En este caso, la primera fracción gruesa se recircula al primer molino de alta energía 40 y, por tanto, se sigue triturando. La primera fracción fina se transfiere al segundo molino de alta energía 70, por ejemplo, un molino agitador de bolas con un grado de llenado de cuerpos de molienda del 65 %, utilizándose como cuerpos de molienda bolas de acero con un diámetro de 4 mm. El aporte energético es de 350 kW/m³. El molino agitador de bolas presenta una relación entre la longitud y el diámetro de 4 y se opera con una velocidad periférica de 4 m/s. La relación entre el caudal volumétrico de gas y el flujo de material es de 0,01 m³/kg. El material extraído del segundo molino de alta energía 70 se separa en un segundo dispositivo de separación 80, por ejemplo, un clasificador. En este caso, la segunda fracción fina se recircula al segundo molino de alta energía 70 y, por tanto, se sigue activando. La segunda fracción gruesa se transfiere como material activado a un silo de producto 60.

[0067] Referencias numéricas

[0068] 10 molino de martillos

[0069] 20 secador de conducto ascendente

[0070] 30 silo de material de partida

[0071] 40 primer molino de alta energía

[0072] 50 dispositivo de separación

[0073] silos de producto

[0074] segundo molino de alta energía

[0075] segundo dispositivo de separación

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la activación mecanoquímica de material mineral, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a) secado y trituración gruesa del material mineral,

b) transferencia del material mineral a un primer molino de alta energía (40),

c) molienda en seco del material mineral en el primer molino de alta energía (40),

d) extracción del material mineral del primer molino de alta energía (40),

e) transferencia del material mineral a un segundo molino de alta energía (70),

f) activación mecanoquímica del material mineral en el segundo molino de alta energía (70), g) extracción del material mineral activado del segundo molino de alta energía (70),

en donde la activación mecanoquímica en la etapa f) se lleva a cabo con una aportación de energía por volumen de cámara de molienda de al menos 100 kW/m³.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la activación mecanoquímica en la etapa f) se lleva a cabo con una aportación de energía por volumen de cámara de molienda de al menos 200 kW/m³.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la activación mecanoquímica del material mineral en la etapa f) provoca un aumento del valor R3 (7d) según ASTM C1897-20 de al menos 150 J/g, preferentemente de al menos 250 J/g.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el segundo molino de alta energía (70) se opera de manera continua.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre la etapa d) y la etapa e) se lleva a cabo una primera separación selectiva por tamaños en una primera fracción gruesa y una primera fracción fina, en donde la primera fracción fina se transfiere a la etapa e), y en donde la primera fracción gruesa se transfiere a la etapa b).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la primera separación selectiva por tamaños se lleva a cabo de tal manera que el límite de tamaño entre la primera fracción gruesa y la primera fracción fina corresponde al tamaño mínimo de partícula alcanzable con el primer molino de alta energía (40) multiplicado por un factor de 2.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que después de la etapa g) se lleva a cabo una segunda separación selectiva por tamaños en una segunda fracción gruesa y una segunda fracción fina, en donde la segunda fracción gruesa se extrae como producto, y en donde la segunda fracción fina se transfiere a la etapa e).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la segunda separación selectiva por tamaños se lleva a cabo de tal manera que el límite de tamaño entre la segunda fracción gruesa y la segunda fracción fina corresponde al tamaño mínimo de partícula alcanzable con el segundo molino de alta energía (70) multiplicado por un factor de 2.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer molino de alta energía (40) y el segundo molino de alta energía (70) se seleccionan del grupo que comprende un molino vibratorio, un molino planetario de bolas y un molino agitador de bolas.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se selecciona como segundo molino de alta energía (70) un molino agitador de bolas con una relación entre la longitud y el diámetro de 2,5 a 5.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el segundo molino de alta energía (70) se llena con un grado de llenado de cuerpos de molienda del 50 % en volumen al 95 % en volumen, preferentemente del 60 % en volumen al 70 % en volumen, refiriéndose el volumen aparente de los cuerpos de molienda al volumen de cámara de molienda del segundo molino de alta energía (70).

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, después de la extracción del material mineral activado en la etapa g), el material extraído se analiza para determinar la activación, seleccionándose para el análisis un procedimiento o varios procedimientos del grupo que comprende espectroscopia IR, espectroscopia Raman, análisis por difracción de rayos X, calorimetría de flujo de calor, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido, análisis del tamaño de partícula y/o de la forma de las partículas, espectroscopia de RMN.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se selecciona y utiliza como gas un gas que comprende un gas o varios gases seleccionados del grupo que comprende nitrógeno, argón, dióxido de carbono, vapor de agua, monóxido de carbono, hidrógeno, hidrocarburo, en particular metano, etano, propano y butano.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material mineral se muele y se activa mecánicamente en la etapa c) y/o en la etapa f) junto con un agente reductor líquido o sólido.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la molienda en la etapa c) y/o la activación mecanoquímica en la etapa f) se llevan a cabo a entre 100 °C y 200 °C.