Las condiciones económicas y de funcionamiento hacen que sea importante considerar un sencillo, de bajo costo y eficaz método de recuperación y procesamiento de carbón fino de plantas de lavado. No sólo es el problema de la contaminación del agua es grave, el rechazar, el almacenamiento y la eliminación en muchas áreas es cada vez más difícil y limitado. Muchas plantas pueden manejar eficientemente los tamaños más gruesos, pero los residuos finos de carbón son más difíciles. Este problema está adquiriendo mayor importancia debido al aumento en la cantidad de finos de carbón producido por la mecanización de la minería del carbón.
La flotación ofrece un método de bajo costo para la recuperación de finos con bajo contenido de cenizas, teniéndose como producto un carbón limpio. A menudo este fino de carbón, cuando se combina con las fracciones más gruesas, resulta en un producto superior, bajo en cenizas y azufre, dando el máximo beneficio rentabilidad por unidad minada.
Flotación de carbón grueso y fino
Flotación de Carbón Fino
Generalmente el procesamiento es muy simples, y el diseño se hace adecuado para recuperar el carbón de bajo contenido de ceniza presente en los relaves del tratamiento de carbón grueso. Suponiendo que los finos son aproximadamente menos 20 mallas y en una pulpa de aproximadamente 20% a 25% de sólidos, el primer paso es el acondicionamiento con un reactivo que promoverá la flotación de las finas partículas de carbón. Kerosene, petróleo, aceite, y otros hidrocarburos similares lograrán esto eficazmente cuando se añade a la pulpa contenida en un Súper Agitador y en un acondicionador.
Un espumante como aceite de pino, alcohol, o ácido cresilico añadido al acondicionador se utiliza también. La separación entre carbones de bajo y alto contenido de cenizas es efectuada en celdas de flotación mecánicas. Como la cantidad de carbón limpio flotante representa un alto porcentaje de la alimentación inicial, se debe extraer el carbón limpio desde ambos lados de la celda. El carbón es fino filtrado con un filtro de discos, ya que la máquina de flotación puede generalmente ser regulada para producir un producto bajo en cenizas y con la densidad adecuada para la filtración directa.
Los resultados típicos son los siguientes:
Circuito de Flotación de Carbón Grueso
Es muy conveniente para ampliar el rango de flotación de carbón incluir los tamaños más grueso. Esto no sólo hará que se simplifique la práctica del lavado y dará como resultado un producto superior de deseables características de comercialización para usos en las plantas de energía. Ahora es posible una recuperación eficiente de carbón por flotación en todo el rango de tamaño de malla a partir de aproximadamente malla 4 a 100% menos malla 200.
Con el proceso que se describe para la recuperación de carbón grueso, la alimentación es primero deslamada para separar finos con alto contenido de cenizas y el exceso de agua. La descarga inferior del clasificador es condicionada a 40%-45% de sólidos con kerosene o petróleo y luego se diluye la pulpa con agua a 20%-25% de sólidos antes de la flotación. Si la pirita y material grueso de alto contenido de cenizas están presentes, a menudo es útil para pasar la pulpa condicionado a través de jig para la extracción de una porción de estas impurezas. En el Jig un aumento de la columna de agua pulsante clasifica el material con alta gravedad específica y separa las impurezas del circuito de flotación. Los requerimientos de agua deben ser adecuados para tener una baja densidad y la alimentación a flotación puede fácilmente ser mantenida en el nivel apropiado
La celda mecánica de flotación «Sub-A» ha demostrado ser eficaz para el tratamiento de carbón grueso. Un espumante del tipo alcohol generalmente se añade a la alimentación de flotación tras acondicionamiento con kerosene. El carbón que flota es separado, contienen hasta un 60% de sólidos. La eliminación de agua no suele ser necesaria. El drenaje natural, elimina su agua en clasificadores tipo tornillo, y la zaranda vibrante están siendo utilizados con éxito en la recuperación de carbón grueso.
Resultados típicos del tratamiento de carbón grueso son los siguientes,
Beneficio del Mineral de Carbón
La flotación con celdas de flotación mecánicas proporciona el medio ideal para tratar el carbón fino y tan gruesos como -3/16″. Según los informes de funcionamiento de plantas para la producción de coque metalúrgico, cada uno por ciento de ceniza en el carbón lleva una penalidad por tonelada de carbón. Así pues, hay un margen considerable para los gastos de operación de la flotación con un buen método de limpieza para tener un producto de buena calidad. Otras pruebas convincentes de que la separación de las cenizas del carbón es de gran importancia que se encuentra en la revista sobre producción de acero, las cuales hacen referencia a la preparación de carbón. Por ejemplo, un 1% de reducción en el contenido de cenizas de carbón significa una reducción en el costo de producción del arrabio. Una gran planta puede reducir el contenido de cenizas del 7% al 3,5% por la limpieza, disminuyendo así el costo de producción de arrabio un dólar o más por tonelada.
Una máquina de flotación de carbón no sólo debe ser capaz de manejar una alimentación gruesa y fina, también debe ser sencilla de operar. La circulación de gravedad permite el tratamiento de material no clasificado previamente.
Recuperación y Limpieza de Carbón por Flotación
Recuperación y Limpieza del carbón por Flotación
Alto costo de la minería es muy importante desde el punto de vista de beneficio para recuperar todo el carbón de bajo contenido de ceniza, grueso y fino. Con la actual tendencia hacia la automatización, más carbón fino es producido en la minería. En muchas operaciones ya no es rentable para descartar estas finos como residuo, aunque los contaminantes pueden hacer no comercializable el concentrado.
La conservación del agua, la contaminación de los arroyos y el posible rechazo al almacenamiento son también factores que deben tenerse en cuenta junto con los requisitos para la comercialización de los productos de carbón limpio. La Flotación eficiente ofrece un método de bajo costo para la recuperación de carbón fino con un beneficio. En muchos casos el carbón fino puede ser combinado con las fracciones más gruesas sin afectar a cenizas, humedad o limitaciones de tamaño. Esto se está haciendo con éxito en las operaciones de coque. El carbón fino se utiliza también ampliamente en plantas de vapor para la generación de energía eléctrica.
Diagrama de Flujo del Proceso de Recuperación por Flotación
El diagrama de flujo mostrado se basa en pequeñas plantas de flotación de carbón. Ellas ilustran claramente la sencillez y factibilidad de añadir una celda de flotación «Sub-A» como un proceso adicional a las pequeñas plantas de lavado.
Diagrama de Flujo «A»
Este es un ejemplo típico para una pequeña operación de carbón de bajo contenido de ceniza de tamaño fino que está contaminadas con materiales de alto contenido de ceniza debido a la minería mecanizada.
Debido a lo limitado de su producción, el tratamiento debe ser muy simple y los costes operativos se mantienen a un nivel mínimo. En el lavado, ilustrado por esta opción «A», toda la producción se vende para coque. El minado produce un producto con 15 a 20% de cenizas, aunque el carbón después de la limpieza va a llevar sólo 3 a 3.5% de cenizas. Este carbón trae un precio Premium, por lo que es una necesidad económica quitar las impurezas.
El mineral es chancado a un tamaño adecuado para coque. Toda la producción es tratada con un Jig el cual remueve la fracción gruesa. Las partículas gruesas de carbón limpio con material grueso y fino no pasa sobre pasan sobre el jig, y es enviado a una parrilla con 1 milímetro de aberturas para poder eliminar parte del agua. Las partículas gruesas de carbón limpio pasan por una zaranda y por gravedad se dirigen a un depósito de almacenamiento. El carbón fino junto con la arcilla y sus fracciones de ceniza y agua, con una media de 15 a 18% de sólidos, se dirigen a un acondicionador. El kerosene y el aceite de pino se agregan y la pulpa luego se ingresa al circuito de flotación de carbón.
El carbón con bajo contenido de cenizas es flotado y se retira desde ambos lados de la celda por medio de las paletas rotatorias. El material que no flota es eliminado de todo tratamiento de recuperación posterior.
El carbón con bajo contenido de cenizas es extraído de las celdas de flotación a una densidad de 35 a 40% de sólidos y es transferido a a una tolva de carbón grueso mediante una bomba. La flotación del carbón se mezcla con el producto grueso, lo que permite el drenaje adecuado y la pérdida mínima de finos.
Además de proporcionar un medio para mantener un bajo contenido de cenizas en un producto comercializable, la flotación puede recuperar por ejemplo, 3 toneladas de finos por hora, los que se han podrían perder en otra clase de circuito.
Ningún trabajo adicional es necesario para operar el lavado después de la instalación de la sección de flotación.
Diagrama de Flujo «B»
En la operación indicada en esta opción «B», se requiere más control para cumplir las especificaciones y, en consecuencia, un sistema más elaborado es necesario.
El mineral de la mina después del chancado es clasificado en húmedo con una zaranda, para quitar los finos y la fracción gruesa es tratada por gravedad para producir un producto que se desecha.
El pasante de la zaranda y el agua contenida en los finos del separador por gravedad incrementan su porcentaje de sólidos en un ciclón o separador centrífugo para dar un buena proporción de agua y sólidos para el tratamiento posterior. El rebose del ciclón contiene lamas y finos con alto contenido de cenizas, además de la mayor parte del agua de la clasificación y los sistemas por gravedad. El producto de esta etapa es tan fino como 150 a 200 mallas.
El carbón fino es condicionados con reactivos y sometidos a tratamiento de flotación en un banco de celdas mecánicas con aproximadamente 20-25% de sólidos. Se usa un doble rebose de espuma debido a la baja razón de concentración y el peso elevado de carbón flotable recuperado por flotación.
El producto de flotación de carbón 35% de los sólidos reduce su contenido de agua durante su tratamiento en un filtro de discos. El carbón grueso y el fino procedente de la sección de flotación son mezclados y trasladado a la planta de coque.
En algunos casos los gruesos y finos de carbón son pasados por zarandas vibratorias. Las fracciones más gruesas de carbón se agrega a la zaranda para formar una cama y los finos de flotación se agregan en la parte superior de esta cama para la reducción del contenido de agua. Cuando las condiciones de funcionamiento son favorables, este sistema es preferido a otros métodos de reducción de agua ya que asegura un producto bien mezclado de baja humedad y uniforme contenido en cenizas.
La descarga fina del ciclón y los relaves de flotación son espesados en un espesador para conservar y reutilizar el agua. Con este tratamiento no se contaminan flujos naturales de agua.
VENTAJAS DE LOS PROCESOS DE RECUPERACION DE CARBON
Las celdas de flotación Sub-A» de con su principio de flujo por gravedad y acción selectiva hace posible recuperar un carbón bajo en cenizas desde 1/8″ hasta menos malla 200. Si una cantidad apreciable de carbón es recuperable sobre la malla 20, una celda «Sub-A» tipo Lasseter debe ser utilizado. Ya no es necesario utilizar un sistema complejo para la recuperación de carbón fino. Flotación maneja de manera efectiva toda la gama de tamaño fino a bajo costo y producir un bajo contenido de ceniza producto comercializable.
Información relacionada sobre las pruebas de flotación de carbón y los artículos siguientes deben de cubrir la siguiente información.
Información a Considerar
- Cronograma de las pruebas de flotación de laboratorio
- Práctica de la Flotación de Carbón
- Flotación puede recupera carbón comercializable
- Limpieza de carbón
- Flotación de carbón fino
- Flotación de carbón fino con kerosene
- Limpieza y eliminación de agua de carbón
- Separación selectiva de carbón
- Flotación de carbón grueso
- Planta de preparación de carbón
Diagrama de Flujo para Flotación de Carbón
Problemas de la Flotación de Carbón
En el lavado de carbón, existe el problema de tener que limpiar los finos en una alternativa económica y eficiente, sin usar un proceso excesivamente complejo. La minería mecanizada crea finos no considerados como problemas en los métodos antiguos de minería selectiva subterránea. En muchos casos los finos de al menos 1/8 pulgada requieren limpieza para bajar el contenido de cenizas y a menudo también es necesario recuperar todo el agua para su reutilización en el sistema de lavado. La mayoría de las plantas utilizan un sistema cerrado de agua para conservar el agua y cumplir con la normativa anti-contaminación de los cauces de agua naturales.
Solución
La flotacion ofrece un medio para manejar todo el rango de tamaño de menos de 1/8 de pulgada. Una recuperación eficiente de los finos con un bajo contenido de cenizas se realiza con un proceso relativamente sencillo. La gran cantidad de tamaños más grueso en el concentrado ayuda en la posterior etapa de reduccion del contenido de agua por filtros de vacío.
Descripción del proceso para Carbón
Zarandeo y Lavado
En diagrama de flujo se muestra que después de ejecutar la reducción del tamaño adecuado el material pasa por un sistema de zarandas de servicio pesado para retirarla fraccion menos 1/8 pulgada. Cribado en húmedo hasta 10 o 12 mesh no ofrece ningún problema particular. Atomizadores de agua son utilizados generalmente para lavar bien los finos de las partículas gruesas de carbón y prepararlas para su tratamiento. Un tanque o un espesador delante del acondicionamiento y sección de flotación puede ser necesario proporcionar una tasa de alimentación uniforme en cuanto a contenido de sólidos y densidad de pulpa.
Tratamiento del Carbon Grueso
Las partículas gruesas de carbón son lavadas y su grado es mejorado a través de Jigs para producir un carbón limpio. Las finos debido a la degradación a través del sistema de limpieza del carbon grueso es recolectado, con menor humedad y combinado con los finos de la sección de las zarandas.
Control de Densidad y Acondicionamiento
La fraccion menos 1/8 pulgada de carbón están acondicionados con la cantidad necesaria de aceite combustible o kerosene (aproximadamente de 0.5 a 1.5 kg/t) para activar completamente la ceniza en partículas de carbón y hacerlos floatables. Densidad en el acondicionador debe ser tan alta como sea posible; sin embargo, por el sistema de circuito abierto como se muestra muy probablemente se mantendrá entre 20 a 25% de sólidos. Un super el agitador y el acondicionador es preferido por este servicio ya que cualquier espuma en la superficie es aspirado hacia abajo el tubo central y completamente dispersos en la pulpa. Esto también ayuda a la utilización más eficaz de los reactivos.
Flotación Primaria
La descarga del acondicionador en un 20% de sólidos se flota en una celda de flotacion «Sub-A» tipo de flujo libre para la manipulación de sólidos gruesos. Parte del agua de dilución puede ser necesario para mantener la densidad de alimentación con un 20% de sólidos. Un espumante como aceite de pino, ácido cresilico, o uno de los alcoholes superiores se añade a la cabeza del circuito de flotación a un ritmo de aproximadamente 0.2-0.8 kg/t.
En la sección de flotación primaria una alta recuperación del carbón finos de menos malla 28 está asegurado. Además, algunos de los más fácilmente carbones gruesos flotables, bajo en cenizas, también es recuperado. Sin embargo, la capacidad de la máquina para manejar todo el material de 1/8 pulgadas permite la recuperación de carbón sobre una amplia gama de tamaños de malla, mejorando así el filtrado y características de manejo. Este carbón, si este carbon no es limpiado adecuadamente, se vuelve a flotar y el flujo intermedio se recicla para la alimentación. El carbón limpio contiene alrededor del 35% de sólidos, lo cual es ideal para la filtración al vacío. Un filtro de discos se usa ya que permite que los sólidos sean efectivamente mantenidos en suspensión, dando una distribución uniforme del carbon sobre la superficie filtrante.
Recuperación del carbón Grueso y su Eliminación de Agua
Generalmente el material que no floto en las celdas de flotación primaria contendrá un muy alto contenido de cenizas en la fracción -28 o -35 mallas. Por tamizado se remueve el exceso de agua y el material fino se elimina mientras que el material retenido por la zaranda es retratado por flotación. La separación en las zarandas no necesita ser muy eficaz, ya que sólo una separación parcial es satisfactoria. La manipulación del carbón de esta manera reduce las perdidas por tamaño.
Flotación de Gruesos
Las partículas gruesas de carbón procedente de la etapa de clasificacion con zarandas anterior es repulpada a aproximadamente 40% de sólidos y acondicionadas con reactivos. La pulpa acondicionado después de la dilución a 25 – 28% de los sólidos se flota en un segundo banco de celdas de flotación. Las partículas gruesas de carbón en la ausencia de finos constituirán una densa y pesada capa en la superficie de las celdas. Para este tipo de flotación, paletas de movimiento lento seusan para extraer el carbón como concentrado final. Este carbón limpio generalmente contienen más del 50% de sólidos, lo que lo hace ideal para la eliminacion de agua a través de cribas vibratorias o en filtros de vacío. En algunas plantas donde la humedad no es demasiado crítica un transportador de tornillo se usa en esta ultima etapa.
Recuperación de Carbón grueso y Zarandeo
El material que no floto en la etapa de flotación de gruesos puede aún contener algo de carbón que no responde a la recuperación por flotación, pero lo suficientemente bajo en cenizas para ser retratado. En tales casos, este material pueden ser pasado por zarandas y la fracción de sobre tamaño es procesada en Jigs o mesas de concentración. El tonelaje en este punto suele ser sólo un porcentaje muy pequeño del inicial por lo que las necesidades de equipo para esta etapa son moderadas.
Espesamiento y Filtración
Todo el material que no concentrado en la etapa de carbón fino se envía a un espesador. La descarga inferior del espesador puede ser bombeado a pozas de almacenamiento, o si el agua escasea, la filtración de estos desechos pueden ser necesarias.
El concentrado de flotación de carbón producido en esta sección es filtrado y el líquido de filtración es recirculado a las celdas de flotación para su reutilización. Este filtrado es alto en contenido de reactivo y es particularmente útil como agua de dilución. En general, la densidad del carbón de las celdas primarias contendrá aproximadamente el 35% de los sólidos y, por lo tanto, no requiere un aumento del porcentaje de sólidos.
El carbón de la flotación gruesa y la sección de gravedad, si se emplean, pueden ser fácilmente reducido su contenido de agua sobre filtros. En algunos casos puede ser posible desviar una parte o la totalidad de este carbón a los filtros para el manejo de las finos si el equipo está equipado con un sistema de agitación adecuada y un sistema de vacío. Algunos de los nuevos tejidos de bolsa de filtro sintético ayudan en la obtención de altas tasas de filtrado y se obtiene un bajo contenido de humedad final.
Notas Importantes sobre el Proceso de Recuperacion de Carbon
Los sistemas de flotación de carbón en celdas mecanicas Sub-A han sido exitosas para recuperación de carbón grueso y fino. Es importante, sin embargo, emplear un circuito de dos etapas para obtener la máxima eficiencia en la recuperacion de la fraccion más 28 mallas que normalmente es el más difícil en la flotación. El desarrollo de la libre circulación ofrece un medio para lograr una gestión eficaz de recuperacion del carbón grueso en un intervalo de tamaño hasta ahora reservados para otros sistemas más complejos.
Pruebas de laboratorio, y en algunos casos, las pruebas de planta piloto, es aconsejable para el establecimiento del diagrama de flujo para una determinada fracción de carbón fino. El proceso sugerido es sólo una de las muchas posibilidades.
Proceso de Beneficio de Carbón
Especificaciones del Mercado
El contenido de cenizas y azufre debe ser tan bajo como los requerimientos para carbón en tamaños grandes. Por lo general, para la antracita, no más del 13% de ceniza es deseada. Las operaciones de carbón bituminoso usualmente limitan las cenizas a no más del 8% en los finos.
Problemas de Producción
La flotación o la concentración por gravedad generalmente se aplican sólo a los finos obtenidos del lavado, los que de otro modo no serían vendibles y que generalmente tienen que ser retenidos para evitar la contaminación de los cauces de agua. Debido a la baja de los precios, el gasto del tratamiento debe mantenerse al mínimo. El contenido de pirita y portadores de cenizas de tamaño grueso pueden quitadas por un tratamiento gravimétrico.
La tendencia hacia la minería mecanizada métodos ha aumentado la producción de finos de carbón, aumentando así la necesidad de limpieza de carbón fino. La flotación ofrece la mejor solución a este problema
Combinaciones de Reactivos
El kerosene o aceite combustible con aceite de pino, o un alcohol, son los más comunes espumantes utilizados. El ácido cresilico a veces puede ser ventajoso. La pirita fina si está libre, puede ser deprimido por adición de cal en la flotación.
Bajo condiciones apropiadas, el carbón tan gruesos como mala 10 puede ser efectivamente flotado con kerosene y aceite de pino. Para esta flotación gruesa es generalmente necesario para clasificar y separar antes de flotación la fraccion menos malla 200.
Carbón: paleta de acero inoxidable extraen el carbón de esta densa espuma donde el contenido de cenizas se reduce para producir un producto comercializable.