2. Apuntes Pirometalurgia-Secado

Escuela Ingeniera Qumica Pontificia Universidad Catlica de Valparaso

GeneralCruz#34,Casilla4059,Valparaso,Fono:5 6.32.2274181,FAX:56.32.2273807,E-Mail:alvaro.ar [email protected]

2. SECADODEMATERIALPARTICULADO

2.1 IntroduccinLasrazonesporloscualesserealizaunsecadode materialparticuladosedaacontinuacin:

Aumentarelvalorcomercialalosconcentradospor unidaddevolumen

Reducirloscostosdetransporte

Mejorarelcarguoyoperacindeloshornosdefus in(reverbero) EliminarelH 2OqueafectalosprocesosFlash

Operacin unitaria consistente en evaporar el agua u otro lquido contenido en el concentrado hmedoprovenientedelaplantadeconcentracindeminera les.

La humedad del concentrado es necesaria para el tra nsporte desde la planta concentradora hasta lafundicin, ya que de esta manera se evitan combusti ones espontneas del concentrado. Esta humedadoscilaentre8y10%.

Sinembargo,unavezenlafundicin,esnecesario extraerlahumedaddelconcentrado.Denoseras, elagua contenida en el concentrado se evapora de mane ra prcticamente instantnea al inyectarse en elreactor, generandoexplosionesqueponenenpeligrolaopera cin,ademsdehacermsineficienteelprocesodefusindesdeelpuntodevistaenergtic o.

Unsecadototaldeunconcentradopuedetenerconte nidosdeaguatanbajoscomo0,10,3%enpesodeH2O,estoltimosedenomina secadoamuerte.

2.2 TermodinmicadelsecadotrmicoElpropsitoeseliminarparcialototaldelagual quidaretenidaenlosconcentrados,porellosene cesitacalentar a una temperatura que permita la evaporaci n del agua y transferir el vapor de agua a laatmsfera.

Lasreaccionesqumicasqueacompaanalsecadoson secundarias,porlotanto,enelsecadotrmicosedebenanalizarlossubsistemassiguientes:

Concentrado:Subsistemaslidoconstituidoporunc onjuntodepartculasfinasdeorigenmineral,reactivasynohigroscpicas



Subsistemalquidoconstituidoporaguaremanented elaetapademolienda.SegnnaturalezadelcircuitodeflotacintendrpHcidoobsico

Termodinmicamente el procesoms importante del se cado (evaporaciny eliminacinde agua) puedeexpresarseporlasiguientereaccin:

H2OSlidoaTambiente H 2OGasaTsalida

Lareaccinesendotrmica,endoentrpicaymuyfav orecidaatemperaturasporsobreelpuntodeebullicin Sielprocesoocurrebajoelpuntodeebullicins evefavorecidocuandolapresinylahumedadambientalessonbajas Elparmetrotermodinmicoquemsinteresaconoce reselcambiodeentalpa o OHH 2 asociado

alagua

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )1152231423

,

,,

103349.010359.5019.30

10349.31036.547.458.22136

488.75donde,

J/mol,2

++=

++=

=

++=

evapevapevapevapo

evapevapevapo

evapT

ambevapevapambo

evapoo

evapTevapamboo

TOH

TTTTTTTTH

TTTH

TTTTH

TTHHTTHH

En las ecuaciones anteriores,T,T evap y T amb representan la temperatura absoluta a que sale el vapor deagua,aqueseevaporaydelambiente,respectivame nte

Ejemplo:Cuntoeselrequerimientotermoqumicotericopar arebajarlahumedadde1tondeconcentradodesde18%a8%.LaT amb=10C,T evap=70CyTgasesdesalidade120C.Sisesuponeun rendimientotrmicode60%,elrequerimientototaldelsecadoser?

2.3 Termodinmicadeinterfase



Losconcentradosestnformadosporpartculasfina sslidas,porellolosfenmenosdefisico-qumica desuperficie hacen a los concentradosmateriales reac tivos, entonces en su gran superficie especfica (3 50cm2/g)puederetenerseunaapreciablecantidaddeagua adsorbida.

Paraestetipodeaguarigelasiguienterelacind eequilibrio:

{H2O}ads (H 2O);K6=P H2O

{H2O}ads representaelaguaadsorbidaenlasuperficiedel aspartculasdeconcentradoAlestarelaguacomprometidacon la superficie, suactividadqumicadesciende (idemparaactividaddel agua en soluciones acuosas). El diagrama P-T (F ig. 1) representa justamente el efecto determodinmicadeinterfase

Figura1.Comportamientodelaguadelconcentradoe nundiagramaP-Tcualitativo

Enlaprctica: Aunapresindadaserequerirmayortemperatura paraeliminaragua Aunatemperaturadadaserequerirmenorpresin paraextraerelagua

Loanteriorpermiteclarificarunconceptodeenorm eimportanciaensecado: Humedaddeequilibrio



La figura siguiente muestra en forma cualitativa lo que ocurre con la humedad contenida en unconcentradoencondicionesisotrmicascuandolahu medadquesecavara Lahumedaddelmaterialseexpresacomohumedaden baseseca (HBS)kgH 2O/kgconc.secoConsidereunconcentradodadoaunaT amb yHBSinicialwibastanteelevadaComolosconcentradosnoformanhidratos(salvoaqu ellosquesehubiesensulfatadoporalgnmotivo),entoncesel aguanoestqumicamente ligadaa ello s,por lo tanto el aguapuedeestar adsorbidaobie nlibre

2.4 Cinticadelsecadotrmico Elsecadotrmiconoesunprocesoinstantneo,sin odinmico

Enlestninvolucradossimultneamentelosproces osdetransferenciademasaycalor Elconcentradodeberecibircalordelmediosecante ,ydebecederasteparte(otoda)suhumedad

Elparmetrocinticoqueprimerointeresaevaluar eslavelocidaddesecado.Lassiguientesdefinicio nespuedensertilesparalaevaluacinprcticadels ecado

En v(superficial) es til en particular para el sec ado solar, y en v(en peso) en el caso de hornos par acalcularlostiemposderesidenciaylosflujosde alimentacin

Sisesuponequeelsecadotrmicoesunprocesore gidoporladifusindemateria(difusindevapor deaguadesde la superficiede laspartculasdeconce ntradohaciaelambiente)aplicando laprimera ley deFicksetienequeelflujomsicoporunidaddetie mpoydereaser:

secoconc.kgheliminadaOHkg

peso)v(enmheliminadaOHkg

ial)v(superfic

2

22

=

=

=

==

hOHkg

dtdm

AV

donde,x

C

AVJ

2OHOH

OHOH

OHOH

22

2

2

2

2D



y expresando el gradiente de concentraciones en fun cin de las fracciones molares del agua en elconcentrado(Y H2Oconc )yenelambiente(Y H2Oamb )setienequeelflujoqueda:

KH2O eselcoeficientedetransferenciademasadeagua adsorbidaenlasuperficiedelconcentrado.

Laecuacinanteriorindicaquelavelocidaddesec adoserfavorecidasi:

A) ElcoeficienteK H2Oesgrande,paralocualserequiereque: Elaguaestdbilmenteadsorbida Latemperaturaseaelevada Lapelculadifusional seapequea

AfectarnalK H2O: Lamineralogadelconcentrado Lagranulometradelconcentrado Lapresenciadereactivosresidualesenlasuperfic ie Lavelocidadrelativaentrepartculaymediosecan te

B) El gradiente de humedad es grande para lo cual se requiere un medio secador lo ms se coposible,entoncessedebeusarairecalienteogase sprovenientesdelacombustindecarbnseco.

C) Mecanismos que operan en el secado es necesario primero indicar que los concentradoshmedospresentanunagrantendenciaaaglomerarse

El modelo ilustrado a continuacin representa la ci ntica del secado trmico, para un aglomerado detemperaturaTcyunahumedadYc.

=

==

22amb

OHconc

OHOHOH

OHOH

OH

mhOHkg

)Y(YKJ

luego,

YJ

2222

2

2

2 D



Figura3.Modelocinticodelsecadotrmicodeun aglomeradodepartculasdeconcentradodecobre

En un instante dado est en contacto con un medio s ecante de temperatura Tm y humedad Tm. Si sesupone que en el instante considerado se ha formado ya una capa de concentrado semi-seco, el secadoocurrirsegnlossiguientesmecanismosdetranspo rtedemasaycalor

1. Transportedecalorentreelmedioylainterfase2. Transportedecalorenlainterfasemedio-concentra do3. Transportedecalorenlacapasemi-seca4. Evaporacindelagualquidaenalgnpuntodelac apasemi-seca5. Difusindelagualquidahastaelpuntoenquese evapora(paraleloa4)6. Difusindelvapordeaguahastalainterfasemedio -concentrado7. Difusindelvapordeaguaatravsdelainterfase medio-concentrado8. Transportedelvaporalmediosecante

Interfasecapasemiseca/ncleoconcentradohmedo

Interfasemedio/concetrado

Capaconcentradosemiseco

NcleoconcentradohmedoTcYc

TransferenciademasaTransferenciadecalor



Alteracionesdelconcentradoalsecar: Elsecadoesunprocesofsico(prdidadeagua) Puedenocurriralteracionessecundarias

LaFig.4muestralostiposdeprincipalesalteraci onesfisicoqumicasquepuedensufrirlosconcentra dosenelrangoquevadesdelaambientehastalos1000 C.

Figura4.Alteracionesfisicoqumicasquesufrenlo sconcentradosenelrango0-1000C

Al secar se puede producir la oxidacin de una pel cula exterior en los aglomerados de concentrado(xidosdeCu,FeySO 2)



SO2 enelaireenpresenciadexidoscatalticos(Fe 2O3ySiO 2) SO 3 SO3 puedesulfatarlosxidosasulfatofrrico,ysul fatoyoxisulfatodecobre

Laformacindesulfatodecobreesmediohmedo(a cuoso)esunade lascausasprincipalesdelacorrosinquecausaelconcentradoencontactocon chapasdeacerocorrienteporcementacin

{CuSO4}ac + s ={FeSO 4}ac + s

Elmecanismoqueexplicaloanteriorsedaacontin uacin:

Concentrado+O 2 (aire)

Cu2 OCuO +SO 2Fe2 O3

+O 2 (aire)

+ SO 3Catalizador(SiO2 , Fe2 O3 )

CuO*CuSO4Fe2 (SO4 )3 + CuSO4

+H 2 O(humedad conc)

CuSO4 *5H2 O(electrolitocorrosivo)

Cementacin

Concentrado+O 2 (aire)

Cu2 OCuO +SO 2Fe2 O3

+O 2 (aire)

+ SO 3Catalizador(SiO2 , Fe2 O3 )

CuO*CuSO4Fe2 (SO4 )3 + CuSO4

+H 2 O(humedad conc)

CuSO4 *5H2 O(electrolitocorrosivo)

Cementacin



2.5 Conceptosdehumedadaplicadosalosclculosd esecadoLa Humedad (H) de una mezcla de vapor de agua y air e se define como los kg de vapor de aguacontenidosen1kgdeaireseco,yslodependede lapresinparcial(p A)delvapordeaguaenelaireydelapresintotal(P).

A

A

2

22

A

A2

p-Pp

28.9718.02H

airekg28.97airemolkg

OHmolkgOHkg18.02

airemolkgOHmolkg

p-Pp

secoairekgOHkg

H

=

=

El aire saturado es aire en el cual el vapor de ag ua est en equilibrio con agua lquida a lascondicionesdepresinytemperaturasdadas. Enestamezcla,lap Aenelaireesigualalapresindevapor(p AS)delaguapuraalatemperaturadada,entonceslahumedaddesaturacin(H S)ser:

AS

ASS p-P

p

28.9718.02H =

El porcentaje dehumedad (H P) se define como100veces la humedad actualHdel aire divididopor lahumedadH Ssielaireestsaturadoalamismapresinytemp eratura.

SP H

H100H =

Elporcentajedehumedadrelativa(H R)correspondealacantidaddesaturacindelamez cladevapordeaguayaireusandopresionesparciales:

AS

AR p

p100H =

OJO:H R H P



Ejemplo:Elairedeunahabitacinesta26.7Cyaunapre sinde101.33kPa,elairecontienevapordeagua conunapresinparcialde2.76kPa.Calcule:H,H S,H PyH R.

Puntoderoco deunamezcladeaireyvapordeaguaeslatemper aturaalacualunamezcladadadeaireyvapordeaguaestarsaturada.Porejemplo,a26. 7Clapresindevapordeaguasesaturacin,p AS,es3.5kPa,porlotanto,elpuntoderocodeunamez cladevapordeaguayaireaunapresinparciald e3.5kPaserde26.7C.Unadisminucindelatemperatu ra,entoncesproducirunacondensacindelagua.

Siunamezcladevapordeaguayaireesta37.8C ycontieneunapresindevapordeagua,p A,de3.5kPa,lamezclanoestarsaturada.

Calorhmedo deunamezcladeaireyvapordeaguaes lacantid addecalorenJ(okJ) requeridoparaelevar la temperatura de 1 kg de aire seco ms el v apor de agua presente en un grado (K o C). Lascapacidades calricas del aire y del vapor de agua pueden ser consideradas constantes e igual a 1.005kJ/kgairesecoKy1.88kJ/kgvapordeaguaK,res pectivamente.

Calorhmedo,c H,[kJ/kgairesecoK]=1.005+1.88H(SI)

Volumenhmedo deunamezcladeaireyvapordeagua,v H,eselvolumentotalenm3deunkgdeairesecomselvapordeaguacontenidoa101.33kPay a latemperaturadadadelgas.Usandolaleydelosgasesidealessepuedellegara:

vH[m 3/kgaireseco]=(2.8310 -3 +4.5610 -3H)T,TenK

Cartadehumedad delamezclavapordeaguayaireconfeccionadaa 1atmsferadepresinabsolutaesmostradaenlafigurasiguiente.Segraficalahume dadversuslatemperaturadelamezcla(temperatura debulboseco).

Aladerechadelacurva100%setienelahumedadd esaturacin,H S,comofuncindelatemperatura.Enejemploanteriorpara26.7C,H Sfuedeterminadaen0.02226kgH 2O/kgaire.Graficandoestepunto(26.7,0.02226)sedebeponersobrelalnea100%.



2.6 Curvasdevelocidaddesecadoparacondiciones desecadoconstanteEnelsecadoesdeseableestimarciertosparmetros talescomo: Condicionesoperacionalesdehumedadytemperatura paraelaireusado Tiemporequeridopararebajarlahumedaddeunval oraotro Tamaodelsecadornecesario

Porlotantosehacenecesariomedirexperimentalme ntelavelocidaddesecadoparacadamaterialatra tar

2.6.1 Conversindedatoscurvasdevelocidaddese cado.Eltrabajoexperimentalbatchseobtienendatosde pesototaldelslidohmedoadiferentestiempose nelprocesode secado.Losdatosobtenidos sepuedenco nvertir endatosdevelocidadde secado.SeaWelpesodelslidohmedoyW Selpesodelslidoseco:

seco]slidototal/kgagua[kgWW-W

XS

St =

Paraunacondicinde secado se calcula el contenid odehumedadde equilibrioX * [kghumedadeq./kgslidoseco].Luegosecalculaelcontenidodehume dadlibre,X,paravalordeX t X=X tX *

Paralacurvadevelocidaddesecadosedebemedir laspendientesdetangentesdibujadasenlacurvaX -t dX/dtavaloresdadosdet.

Lavelocidaddesecadoescalculadaparacadapunto por:

dtdX

AL-R S=

R=Velocidaddesecado,kgH 2O/h/m2LS=Pesodeslidosecousado,kgA=reasuperficialexpuestaparasecado,m 2

UsandounvalordeL S/Ade21.5kg/m 2 seobtuvolasiguientecurvadevelocidaddesecad oalgraficarRv/selcontenidodehumedad:



Otra forma de calcular R es determinar la prdida d e peso X para un t. Por ejemplo, siX t=0.350 at1=1.65hyX 2=0.325at 2=2.04h Rser(L S/A)(X/t),paraestecaso1.493.

Esta velocidad es el promedio en el perodo 1.68-2. 04 h y debe ser graficada a una concentracin Xpromedio(0.350+0.325)=0.338



2.5 EquiposdesecadoLaseleccindeunsecadordependerdecincocarac tersticasprincipalesconsuscorrespondientesevaluacionespropias:

i. Propiedadesdelconcentrado:Caractersticasfs icasenhmedoyenseco;Toxicidad,Inflamabilidad;Tamaodepartcula;Abrasividadii. Caractersticasdedesecacindelmaterial:Tip odehumedad;Contenidoinicialyfinaldehumedad;Temperaturapermisibledesecado;Tiempop robabledesecadoiii. Circulacindelmaterialqueentraysaledel secador:Cantidadatratarporhora;Tiposdeoperacin,continuaodiscontinua;Procesosanterio resyposterioresiv Cualidadesdelproducto:Contaminacin;Temperat uradelconcentrado;Densidadv. Recuperacindelconcentradovi. Caractersticasfsicas:Espacio,combustibled isponible;Condicionesambientales

Engeneral,lossecadorespuedenclasificarseenoc hocategoras.Cadaunaseajustamejoraunaaplicacinparticular.

Transportador:elsecadoseefectamientrassetrasladaelmate rialenunacintatransportadora.

Tambor:elsecadoserealizaenlasuperficieexteriorde untamborcalentadointernamente.

Flash:elsecadoseefectaduranteeltransportemedian teunacorrienteturbulentadeairecalienteogas.

Lechofluido :elsecadosellevaacabomientraselmateriales tensuspensinenunambientefluidizado.

Rotatorio:elsecadoserealizamientraselmaterialesten movimientodentrodeuncilindrorotatorio.

Spray:elsecadoseefectacuandoelmaterialenforma delechadaesatomizadoenunmediodeaireogas.

Bandeja:elsecadosellevaacabomientraselaireogas abajavelocidadespasadoporencimaoatravsdelmaterialenbandejas.

Aspiracin:elsecadoserealizaabajatemperaturamientras elmaterialestenunacmarabajoaspiracin.

2.5.1 SecadoresRotatoriosLossecadoresrotatoriosconsistenenestructurasc ilndricasligeramenteinclinadasysostenidaspor dosanillosderodaduraquefuncionansobremecanismos derodillos.Estesecadorseusageneralmentepara



produccindealtotonelajeporsucapacidaddeman ejarproductosdeconsiderablevariacinentamao ycomposicin.Seempleaensecarunaampliagamade materialesgranulares.

2.5.2 TiposdeSecadoresRotatoriosCalorDirecto :Lossecadoresdecalordirectosonmsaplicable samaterialesenformasgranulares,comprimidasodeextrusin,quenosonsensiblesal calorytampocosonafectadosporelcontactodire ctocongasesdecombustin.Losmaterialespuedenser secadosenparaleloocontralacorrientedelgascaliente.Lossecadoresdeflujoparalelosonideal esparaelsecadorpido,eficienteyabajatemper aturadematerialesquesonmssensiblesalasaltastem peraturas,bajadensidad,pegajososynoadquierenfluidezfcilmente.Latransferenciadecalorseef ectapredominantementeporconveccin.

CalorIndirecto :Lossecadoresdecalorindirectosonmsaplicab lesamaterialesquesonsensiblesalcalorytambinsonafectadosporelcontactodirec tocongasesdecombustin.Enesteequipo,elmate rialentraencontactosloconlasuperficiecaliented elcilindro,queescalentadaexternamentecongase sdecombustin.Elmaterialhmedoseintroduceenelc ilindrorotatorio,insertadoenunacmaraestacionaria.Losgasesdecombustincalientespas anatravsdelespacioanular.Latransferenciadecalorserealizaprincipalmenteporconduccin.

InyeccindeVaporenTubos :Lossecadoresdeinyeccindevaporentubos,so nmsaplicablesamaterialessensiblesalcaloryacontaminacincon gases.Unadelasaplicacionescomunesestenlosproductosalimenticiosyagrcolas.Existentubosc alentadosconvaporyorganizadoscoaxialmenteenfilasalolargodelsecador.Latransferenciadec alorsellevaacaboesencialmenteporconduccin.

Acontinuacinsepresentaunadescripcindelfunc ionamientoyprincipalescaractersticasdecadaun odelostiposdesecadoresrotatoriosmencionadosan teriormente:

SecadoresRotatoriosdeCalorDirecto:Esteequipopuededescribirsecomounlargocilindr orotatorio,montadosobrepolinesenunlevengul odeinclinacinyquerotalentamente.Sealimentae nunextremoconelmaterialhmedomedianteuncanalelcualrecibeelmaterialdesdeunacorreat ransportadora.Mientraselcilindrorota,laspalet aselevanelmaterialhmedoatravsdelaseccinde crucedelcilindroyloexponenagasescalientesprovenientesdelacmaradecombustin.Estaconsi steenunquemadorcontroladoautomticamentequeflameaenunhornorevestidoconmaterialrefractar ioparaasegurarlacompletaactividaddelcombusti bleylaproteccindelasplanchasdeacero.



Unaespecialimportanciatieneeldiseomecnicod elossecadoresrotatorios.Elselladofirmeesese ncialpueslafiltracindentroofueradelequipoafecta laeficienciatrmicaycapacidaddelmismo.Lossecadoresmayoresa8piesdedimetrosonnormalme nteoperadosmedianteunengranajeanularprotegido.Laoperacinseefectaconunpindes deunmotorelctricohastaunreductordeengranaj es.Parasecadoresmenoresque8pies,seempleanregul armenteunacadenayunaruedadentadadecadena,locualbrindalosmsrentablesbeneficiosanivel decostos,ademsdecumplirconlosrequisitosoperativos.

Adems,delcilindrorotatorioymecanismosdetran smisin,lossecadoresincluyenunagamadedispositivosdealimentacin,cmarasdecombustin ,sistemademanejoylimpiezadegases,instrumentacinbasadaenPLCysistemadecontrol, yauxiliaresparaasegurarunaoperacinsegura.



Figura3.Construccinmecnicadeunsecadorrotato riodecalordirecto

SecadoresRotatoriosdeCalorIndirecto:Lossecadoresdecalorindirectosecomponendeun cilindrorotatorioenclaustradoenunacmaraestacionaria.Generalmenteelmaterialasersecado esintroducidoenelcilindrorotatorioconuntransportadorhelicoidalqueseextiendeunoscuant ospiesdentrodelcilindro.Estacontienevasosqu enormalmentesonde2a6dealtoy3/8deespeso r,soldadosenlasuperficieinternadelcilindroy seextiendenalolargodelmismo.

Elpropsitoprincipaldestosesmezclarelmater ialyminimizareldesgasteenlasuperficieintern adelcilindro.Lacmaradecombustinestacionariaesd eparedesrefractariasysirvecomopasoparalacombustincalientegeneradaporelgasdesdeunsi stemaquemadorexterno.Elcalorsetransfiereprincipalmenteporradiacin.Unadelasventajasde estetipodesecadoresquesegeneraunvolumenmnimodegasdedesecho.Estominimizaelarrastre departculasyasserequerirunequipomspequeodeprocesamientodegasdedesecho.

Lamayoradeestossecadoresoperanmedianteunme canismodecadenayruedadentada.



Figura4.

SecadoresRotatoriosdeInyeccindeVaporenTubos :Esuncilindroconfilasfijasdetubosalolargo delmismo.Estossedistribuyencoaxialmente.Elci lindrotieneunapequeainclinacinparapermitirqueel materialfluya.Elnmerodecapasdetubospuedeoscilarentreunoycuatro,dependiendodeldametr odelcilindro.Setransmiteelcaloralosmateria lesporconduccinamedidaqueseinyectaelvaporporel interiordelostubos.Elcilindrorotatorioesais ladoenlasuperficieexteriorparaminimizarlaprdidade calorqueseproduceatravsdelasparedesdelm ismo.

Enlaseccindealimentacin,lostubosseconecta nindividualmenteaunacmaraoanillocolector.E lanillocolectorpermitepurgarlosgasesnocondens ablesquesepresentannormalmenteenelprocesode lvapor.Enlaseccindedescarga,lostubossecone ctanauncolector.Esteelementopermitelaintroduccindevaporytambinrecogeelcondensad oatravsdeunconductodedrenaje.Yaquenoexisteelflujodevapordesdeuntuboaotro,elv apornodejaeltubohastacondensarse.

Elmaterialasersecadoesintroducidomedianteun distribuidordehusillo.Lostubosdeinyeccindevaporsirvenparaagitarymezclarelmaterialque sersecado.Estaaccindemezclaycascada,asc omounareduccinenvolumendematerialamedidaques eremuevelahumedad,alolargodelaligerainclinacindelcilindro;mueveelmaterialhaciad ebajodelacubiertadedescarga.



Figura5.ConstruccinmecnicadeunSecadorrotat oriodeinyeccindevaporentubosde5ancho3 0largo



Lostrescomponentesfundamentalesqueafectanlad isponibilidaddeequiposson:cilindrorotatorio,cmararecolectoradevapor,obturadordeaire.

Cilindrorotatorio :Lostubosdeinyeccindevaporsedistribuyene ncapasysemantienenensusitiopormediodesoportesdetubossoldadosdentrodel cilindro.Estepuedeserexpuestoagrandesgradien tesdetemperaturaquetraencomoconsecuenciaexpansio nestrmicasdesigualesalolargodelcilindro.CmaraRecolectoradeVapor :Estaeslacmaraqueguardatantoelvaporcomo elcondensado.Suimportanciardaicaenevitarfiltracionesdecualq uierfluidodesdeelvaporhastaelmaterialquese estsecando.ObturadordeAire :Soninstaladosentreelcilindrorotatorioylas cubiertasdealimentacinydedescarga,conelfindeminimizarfiltracionesenc ualquieradelasdosdirecciones.

SecadordeLechofluido:Elsecadordelechofluidizadoestcompuestoporl ossiguientescomponentesprincipales:

CmaradeCombustin

Windbox

Fluoplate

CmaradeExpansin

Ladescripcindecomponentesprincipalessedaac ontinuacin:CmaradeCombustin :GeneralmentedediseoHelicoidaldealtaturbule ncia,altatemperatura,altapermanenciaeneltiempo.Todoestosignificaunac ompletacombustindelcombustible.Fluoplate:Elfluoplatequeseinclinafacilitalaeliminaci ndematerialextraodegrantamao.Seempleaairelimpioparaasegurarquelasuperficie superiorpermanezcafra,inclusoconladetencin (estoimpidequeellechosesobrecaliente).Disponede casquetesdebajoperfilqueaseguranunafluidizac inapropiadaalfondodellecho.Lapartesuperiorye lfondodelfluoplaterecubiertasconmaterialrefr actariodobleproporcionanresistenciaestructuralyestabi lidadtrmica.CmaradeExpansin :Unconodedispersinestincorporadoenelpunt odealimentacinparainterrumpirelimpulsoadquiridoporlaalimentaci nydispersarlaporsobreunagranseccincruzada dellecho.Previeneaglomerados.Promuevetemperaturas parejasdellecho.



Losiguienteesladescripcindelproceso

Sedisponedeunatolvadeconcentradohmedopara alimentarelsecador.Tieneunfiltrodemangasinstaladoensupartesuperiorconunventiladorqu emantienepresinnegativaensuinterior.Elconcentradohmedoesrecibidoporelsecadormedia nteunacorreatransportadora.

Paraevitarqueelmaterialsecuelgueensuinte riordebedisponerdeinyectoresdeairecomprimido deplanta,controladoporvlvulaselctricas.Latolv adebeestarrevestidainteriormenteparareducirl africcindelconcentrado.Adems,debecontarconu nsensorsnicodenivelydecontroldelpesodel atolvamediantesensorespiezoelctricos.

Elalimentadorpesomtricoesaccionadoporunmoto relctricoconvariadordefrecuenciapararegular suvelocidadypesmetroparadeterminarlastoneladas porhoraquetransporta,loquepermitirregular unavelocidadconstantedeacuerdoalasnecesidadesde alimentacinestablecidas.Ladescargaalsecador norequieredevlvulasrotatoriasyaquelapartesup eriordelsecador(freeboardchamber)tienepresinligeramentenegativa.Laposicindelaccesopermit equeladistribucindelmaterialseadeformasimtrica.

Enelsecadorsepuedenestablecertresreas.Lai nferiordenominadaWindboxcorrespondealallegad adelosgasescalientesquevienendelacmaradec ombustin,desdeaquentranalosorificiosdelastoberasojetsdelaplacadefluidizacin.

Elreasiguientesobrelaplaca,correspondealle chofluidizado(Bed)dondeseproduceelsecadodelmaterial.Elconcentradosecomportacomounfluido ydesdeaqusaleimpulsadojuntoconlosgasesdedescarga,pasandopreviamenteporlapartesuperior correspondientealreafreeboard.

Enelreafreeboardseproducelaentradaalsecad ordelmaterialconcentradohmedo,dondetomacontactoconelmaterialsecoensusalidahaciael sectordelimpiezadegases.

Elniveldellechofluidizadosermedidodeacuerd oalapresinqueejercerelmaterialenellechofluidizado.Laplacadefluidizacindeformaincli nadaylapermanenterecirculacindegravillaconharneadocontinuo,permiteremoverconcentraciones nodeseadasdematerialenelsecador.



Latemperaturadelmaterialenellechofluidizado (bedchamber)seutilizarparacontrolarelpasod elcombustibleydelairealquemador.

Lalimpiezadegasesseharmedianteunfiltrode mangascompuestopormdulosindependientes.Losgasesantesdeentraralasunidadesdelfiltrode mangaspasanporunacmaradeexpansin(bafflechamber).Enestareaseproducelaprimerasepara cindelosgasesconelmaterialensuspensin.Adems,selograunaprimerabarreradecontencin departculasnodeseadasquepodrandaarlasmangas.

Lasalidadelmaterialsecodesdelasunidadesdel filtrodemangasalatolvadecompensacinescondeslizadoresdetransporteneumticoyvlvulasrot atoriasinstaladasensusdescargas.

Elcontroldelasalidadelmaterialsecodebeser monitoreadopermanentementemedianteelgirocorrec todelasvlvulasrotatorias,latemperaturadelmate rialqueestfluyendoenlasalidaylacirculaci ndeaire.Deestaformasepretendeevitarunaacumulac innodeseadadematerialencadaunidaddelfiltr odemangas,conloquesehaceinnecesarioinstalar,pa raestepropsito,uncontroldepesodelfiltrodemangas.

2.5 AnlisisdeventajasydesventajasAcontinuacinsepresentaenformatabularypara cadasistema,lasventajasydesventajasdelacorrespondientetcnicadesecado.

SistemaRotatoriodeCalorDirecto

Ventajas Desventajas Menorvolumendegasesgeneradosqueun

secadordeLechofluido,debidoalamayor

temperaturadelgas

Mayorpotencialdecombustionarelazufredelas

partculasdeconcentrado,debidoalamayor

temperaturadeentradadelgas

Secadorpidopormejorescoeficientesdetransferenciadecalor(conveccin)

Requerimientosdeespaciofsicoconsiderables

MayormantencinqueunsecadordeLecho

fluido

SistemaRotatoriodeInyeccindeVaporenTubos



Ventajas Desventajas Menorvolumendegasesgeneradosqueun

secadordeLechofluidooRotatoriodecalordirect o,

debidoalamayortemperaturadelgas

Seasumelaconstruccinenaceroinoxidable,

debidoalamenortemperaturadeoperacinymayor

humedadaumentandolaprobabilidaddeunacorrosinsignificativaenelprimerterciodela

superficiedecalentamiento.

Menorposibilidaddecombustionarelazufre,

debidoalamenortemperaturadeoperacin

Personaldemantencinmscalificado,para

trabajarconsistemasdevapor Niveldemantencionesreducido(cambiodepiezasmenorespordesgaste,unavezporsemana)

Siexistevapordisponible,costosoperacionales

menossignificativos

SistemadeLechoFluido

Ventajas Desventajas Menorconsumodecombustiblequeelsecador

Rotatoriodecalordirecto

Mayorvolumendegasesgenerados,

Mayordificultaddecontrol

Menorrequerimientodeespaciofsico Frecuentesincendiosdemangas

Ningnequipoenmovimiento,loquellevaauna

menormantencin

Buenaagitacinymezcladodelecho,permitetemperaturaparejayausenciadereascalientes

2. Apuntes Pirometalurgia-Secado

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Transcript of 2. Apuntes Pirometalurgia-Secado