Una planta de preparación de carbón ( CPP ; también conocido como un manejo de carbón y planta de preparación ( CHPP ), manipulación de carbón vegetal , planta de preparación , bebida o planta de lavado ) es una instalación que lavados carbón de suelo y roca , aplasta en trozos de tamaño graduadas ( clasificación), almacena las calidades preparándolas para su transporte al mercado y, en la mayoría de los casos, también carga carbón en vagones de ferrocarril, barcazas o barcos.
Cuanto más material de desecho se pueda eliminar del carbón, menor será su contenido total de cenizas , mayor será su valor de mercado y menores serán sus costos de transporte .
Carbón de pasada (ROM)
El carbón entregado desde la mina que reporta a la planta de preparación de carbón se llama carbón en ejecución o ROM. Esta es la materia prima para el CPP y se compone de carbón, rocas, harinillas, minerales y contaminación. La contaminación generalmente es introducida por el proceso de minería y puede incluir partes de máquinas, consumibles usados y partes de herramientas de contacto con el suelo. El carbón ROM puede tener una gran variabilidad de humedad y tamaño máximo de partícula.
Manejo
El carbón debe almacenarse en varias etapas del proceso de preparación y transportarse por las instalaciones de CPP. La manipulación de carbón forma parte del campo más amplio de la manipulación de materiales a granel y es una parte compleja y vital del CPP.
Las existencias proporcionan capacidad de aumento a varias partes del CPP. El carbón ROM se entrega con grandes variaciones en la tasa de producción de toneladas por hora (tph). Se utiliza una pila de ROM para permitir que la planta de lavado se alimente con carbón a una tasa más baja y constante. Una pila simple está formada por maquinaria que vierte carbón en una pila, ya sea desde camiones de volteo , empujados en montones con excavadoras o desde brazos transportadores . Se forman pilas más controladas utilizando apiladores para formar pilas a lo largo de un transportador y recuperadores para recuperar el carbón cuando sea necesario para la carga del producto, etc. Las pilas más altas y más anchas reducen el área de tierra requerida para almacenar un tonelaje determinado de carbón. Las reservas de carbón más grandes tienen una tasa reducida de pérdida de calor, lo que conduce a un mayor riesgo de combustión espontánea.
Los apiladores de pluma móvil y abatible que se colocan a horcajadas sobre un transportador de alimentación se utilizan comúnmente para crear pilas de carbón.
Los transportadores de túnel pueden ser alimentados por una tolva de ranura continua o un depósito debajo de la pila de almacenamiento para recuperar material. Se pueden usar cargadoras frontales y topadoras para empujar el carbón hacia los alimentadores. A veces, los cargadores frontales son el único medio de recuperar carbón de las existencias. Esto tiene un costo de capital inicial bajo, pero costos operativos mucho más altos, medidos en dólares por tonelada manipulada. Las reservas de alta capacidad se recuperan habitualmente utilizando cubo ruedas recuperadores . Estos pueden alcanzar tasas muy altas.
Muestreo
El muestreo de carbón es una parte importante del control de procesos en la producción y comercialización de carbón. Una muestra al azar es una muestra única del carbón en un punto de la corriente del proceso y tiende a no ser muy representativa. Se toma una muestra de rutina con una frecuencia establecida, ya sea durante un período de tiempo o por envío. El muestreo de carbón consta de varios tipos de dispositivos de muestreo. Un muestreador de "corte transversal" imita el método de muestreo de "cinta de parada" especificado por una norma publicada originalmente por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales ( ASTM ). Un muestreador de corte transversal se monta directamente en la parte superior de la cinta transportadora, el muestreador de flujo descendente se coloca en la sección principal de la cinta. Hay varios puntos en la planta de lavado que muchas operaciones de carbón optan por muestrear. El carbón crudo, antes de que ingrese a la planta. La basura, para ver qué se perdió la planta. Luego, el carbón limpio, para ver exactamente qué se envía. El muestreador se configura de acuerdo con Toneladas por hora, Pies por minuto y el tamaño superior del producto en la cinta real. Se toma una muestra, luego se tritura, luego se submuestra y se devuelve a la cinta principal. La muestra se envía a un laboratorio independiente para su análisis, donde los resultados se compartirán con el comprador y con el proveedor. En muchos casos, el comprador también tomará muestras del carbón nuevamente una vez que lo reciba para "verificar dos veces" los resultados. La medición continua de cenizas, humedad, kCal (BTU), azufre Fe, Ca, Na y otros elementos constituyentes del carbón se informan mediante analizadores elementales de banda cruzada. Esta información se puede calibrar periódicamente con los datos de laboratorio por métodos.
Lavabilidad
Las características de lavabilidad de una reserva de carbón se proporcionan al obtener datos de liberación en la muestra de carbón en bruto. La liberación se refiere a la cantidad de rotura física necesaria para liberar carbón de diferentes densidades de otros materiales. El material de baja densidad es carbón limpio, mientras que el material de alta densidad es rechazado (roca). El material de densidad intermedia se llama harinillas .
Los datos de liberación se obtienen comúnmente mediante análisis de flotación y sumidero. Los procedimientos para este análisis se detallan en la Norma Australiana AS 4156.1 - 1994 "Preparación de carbón - Carbón de rango superior - Prueba de flotación y hundimiento". [ cita requerida ]
Aplastante
La trituración reduce el tamaño superior total del carbón ROM para que pueda manipularse y procesarse más fácilmente dentro del CPP. Los requisitos de trituración son una parte importante del diseño de CPP y existen varios tipos diferentes.
Poner en pantalla
Las pantallas en la planta de cribado se utilizan para agrupar las partículas de proceso en rangos por tamaño. Las cribas de deshidratación se utilizan para eliminar el agua superficial del producto. Las pantallas pueden ser estáticas, vibradas mecánicamente o vibradas electromecánicamente. Las plataformas de cribado pueden estar hechas de diferentes materiales, como acero para muelles, acero inoxidable, acero dulce o poliuretano (PU).
Separación por gravedad
Los métodos de separación por gravedad hacen uso de las diferentes densidades relativas de diferentes grados de carbón y del material de rechazo.
Plantillas
Las plantillas son un método de separación por gravedad para carbón grueso. Los diferentes tipos de plantilla húmeda incluyen:
- Plantilla de Baum
- Jig pulsado lateral
- Plantilla de Batac
- Plantilla bajo el aire
Proceso medio denso
Los métodos de separación por gravedad de medio denso utilizan un material como la magnetita para formar un medio más denso que el agua para ayudar en la separación.
Baños medianos densos (DMB)
Los diferentes tipos de DMB incluyen:
- Baño teska
- Baño de Daniels
- Baño Leebar
- Tromp baño poco profundo
- Baño Drewboy
- Baño de Barvoys
- Cono de oportunidad
- Tambores Wemco
Ciclones medianos densos
Un ciclón es un recipiente cónico en el que se bombea carbón junto con magnetita finamente molida (medio) tangencialmente a una entrada cónica y una sección cilíndrica corta a un caudal y presión predeterminados, seguido de una sección cónica donde tiene lugar la separación. Las fracciones de mayor gravedad específica que están sujetas a mayores fuerzas centrífugas se alejan del núcleo central y descienden hacia el vértice a lo largo de la pared del cuerpo del ciclón y pasan como rechazos / harinillas a través de la descarga del orificio de flujo inferior, también conocida como espita. Las partículas más ligeras son capturadas en una corriente ascendente y pasan como carbón limpio a través de la salida de desbordamiento del ciclón a través del buscador de vórtices. Desde el orificio de desbordamiento, el carbón pasa a la cámara de desbordamiento y se descarga a la siguiente etapa del proceso.
El fluido al entrar comienza en las regiones externas del cuerpo del ciclón. Esto, combinado con el movimiento de rotación al que está limitado, crea una espiral exterior. La existencia de una salida central superior y la imposibilidad de que todo el fluido salga por la salida del vértice del cono, ayudan a la migración hacia adentro de parte del fluido de la masa móvil externa. La cantidad de migración hacia adentro aumenta a medida que se acerca el vértice, es decir, el radio disminuye y el fluido que fluye en esta corriente migratoria, finalmente invierte su dirección de velocidad vertical y fluye hacia arriba hasta el ciclón sobre la salida del flujo, es decir, el buscador de vórtices. Dado que al mismo tiempo gira, el resultado es una espiral interior.
El Heavy Media Cyclone puede revestirse con baldosas cerámicas de muy alta calidad o fabricarse con Ni-hard (una aleación muy dura de hierro fundido que contiene níquel) con un perfil helicoidal especialmente diseñado. Un ciclón es el corazón de la unidad de lavado en una lavadora de medios pesados. Es una pieza inmóvil y, por tanto, requiere muy poco mantenimiento. Sin embargo, la presión en la entrada del ciclón es un factor muy importante y se sugiere mantener una presión mínima de alrededor de D x 9 x 9.81 x densidad / 100 (en bares), donde D = el diámetro interno del ciclón en mm. Es importante señalar que la presión a la que se introduce la pulpa (mezcla de carbón y magnetita) en el ciclón es el principal medio para controlar las fuerzas dentro del ciclón. Con la disminución de la presión, más carbón se reportará a los descartes / harinillas, lo que perjudicará la eficiencia de la separación.
Si por alguna razón la bomba de alimentación del ciclón no puede suministrar la presión requerida en la entrada del ciclón, la alimentación debe detenerse inmediatamente y las tuberías, el tanque y la bomba deben revisarse adecuadamente para detectar cualquier atasco y cualquier atasco debe ser correctamente limpiar antes de iniciar el circuito o la alimentación.
Métodos de carbón fino
El carbón fino se limpia mediante métodos de flotación por espuma. Las celdas Denver y las celdas Jameson son dos métodos de flotación utilizados. Las espirales realizan una separación simple, de bajo costo y razonablemente eficiente de material de tamaño más fino, según la densidad y el tamaño de las partículas.
Deshidratación
El agua se elimina del producto para reducir la masa y la escorrentía en la pila. Existen diferentes métodos de deshidratación, que incluyen:
Deshidratación de carbón grueso:
- Centrífugas de carbón grueso
- Centrífugas de tazón de criba
- Cribas de lechada
Deshidratación de carbón fino:
- Ciclones deshidratantes
- Filtros de banda horizontales
- Prensa de cinturón
El agua se elimina de los relaves para reciclar el agua. En esta parte del proceso se utilizan filtros, centrifugadoras y espesantes. El agua negra es una forma de relaves . Se produce como un subproducto que normalmente se coloca en un depósito de lechada de carbón, que puede ser una fuente de desastres ambientales.
Los espesantes se utilizan para deshidratar lechadas de relaves o productos. Un espesador es un tanque circular grande que se utiliza para sedimentar el material sólido del agua en la lechada de alimentación. El agua separada se clarifica y se reutiliza como agua de proceso en el CPP.
Los espesantes se dimensionan de acuerdo con el volumen de lechada de alimentación que se va a procesar. Los rangos de tamaño típicos son de 13 a 40 m de diámetro y de 3 a 4 m de alto. [1] El piso del espesador es cónico y se inclina suavemente hacia el centro.
El alimento se bombea al pozo de alimentación, en el centro del espesador, cerca de la parte superior. El pienso normalmente se dosifica con floculante antes de entregarlo al espesador.
La masa espesada se mueve hacia el centro inferior del espesador mediante grandes rastrillos que giran alrededor del tanque. La velocidad de rotación es muy lenta y los pares de accionamiento pueden ser altos, especialmente para espesadores de mayor diámetro. El par de transmisión generalmente se monitorea continuamente, ya que las altas densidades podrían causar fallas en los rastrillos y en el equipo de transmisión. Los rastrillos pueden tener la capacidad de elevarse para reducir el par motor.
La lechada espesada, también llamada subdesbordamiento del espesador, se bombea fuera del fondo del espesador. En el caso del carbón producto, generalmente se requiere una mayor deshidratación antes del envío. Los relaves espesados pueden bombearse a una presa de relaves, combinarse con desechos de mayor tamaño para su eliminación (co-disposición), o deshidratarse aún más antes de su disposición.
Control e instrumentación
El control y la instrumentación son una parte muy importante de un CPP. La medición de flujo, densidad, niveles, cenizas y humedad son entradas al sistema de control. Los PLC se utilizan ampliamente en el diseño de plantas. Los sistemas SCADA se utilizan normalmente para controlar el proceso. Otra instrumentación que se encuentra en las plantas incluye medidores de densidad y analizadores de carbón elemental en línea .
Historia
En 1810, el alemán Ernst Friedrich Wilhelm Lindig , pionero de la minería del carbón, inventó la planta de preparación de carbón.
Ver también
Referencias
- ^ Stuart Nicol, Los principios de la preparación del carbón, 1997, p.275
enlaces externos
- Sociedad Sudafricana de Preparación de Carbón
- Sociedad Australiana de Preparación de Carbón
- Subdivisión de preparación de carbón del Instituto de Investigación del Carbón de China
- Sociedad Italiana de Minería de Carbón