FOSFATOS Hilton D. Chilon Chilon
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Introducción •
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Los fosfatos son minerales con alto contenido de fósforo, fósforo, un elemento fundamental para los organismos vivientes. Los fosfatos se encuentran en la naturaleza concentrados en las "rocas fosfáticas", de las cuales pueden extraerse para su utilización industrial. La industria transforma las rocas fosfóricas que contienen el fósforo poco soluble, en formas for mas iónicas aprovechables ppor or las plantas que lo absorben del suelo en forma for ma de ión H2PO4. Por Por esta importancia, los componentes minerales o materias primas son estratégicos para la industria de fertilizantes. Hacia la mitad del siglo diecinueve el fósforo era el principal nutriente que limitaba la producción agrícola.
Etimología •
La fuente mineral potencial de fósforo más importante en el suelo es el apatito, que proviene de la palabra griega g riega apatao, que quiere decir equivocar, equivocar, porque se confundía con algunas gemas g emas..
Apatito
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La apatita o apatito es e s un mineral con cristales hexagonales y dureza 5 en la escala e scala de Mohs. Mohs. Su composición química aproximada es Ca5(PO4)3(F,Cl,OH). El color es variable aunque predominan los cristales incoloros, incoloros, de color parduzco o verdoso. Sistema: Hexagonal. Hábito: se presenta presenta en masas granudas y compactas y en cristales prismáticos largos, generalmente terminados ter minados por pirámides. pirámides. Color: tiene una amplia gama de colores, según los cationes que contenga, variando del amarillo, amarillo, el más común, al verde, azul o violeta. Brillo: vítreo. Dureza: 5. Densidad: 3,1 - 3,2.
Minerales de fosforo •
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En la naturaleza existen numerosos minerales del grupo de los fosfatos (250 aproximadamente) pero la mayoría de ellos son muy raros y sin ninguna importancia económica. Geológica y técnicamente es un mineral importante, principal portador del ácido fosfórico en el reino mineral; muy difundido en todo tipo de yacimientos del más variado variado origen, por su importancia como elemento constitutivo de las rocas eruptivas de toda especie y acompañante de los minerales metálicos. El apatito, tiene al menos tres formas dependiendo del anión presente: fluorapatita, fluorapat ita, cloroapatita e hidroxiapatita Ca5(F,Cl,OH) Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3 (PO4)3].]. Normalmente el apatito se encuentra concentrado concentrado en depósitos denominados denominados fosforita o roca Fosfatada. La fertilidad potencial natural de los suelos respecto al fósforo, depende de la cantidad de apatito, proveniente de los materiales parentales que contengan en sus fracciones de limo y arena.
ROCAS FOSFÁTICAS FOSFORITAS •
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Son rocas compuestas por el anión PO 4 -3 . Su contenido en P 2 O 5 es superior al 15%. Los depósitos con menor tenor de P 2 O5 (entre 1% y 15%) son adjetivados como fosfáticos: por ejemplo lutitas fosfáticas, calizas fosfáticas. Las fosforitas no son abundantes en el registro geológico, pero tienen im portancia económica. Se encuentran en la totalidad del registro sedimentario, desde el Precámbrico a los tiempos presentes. Las fosforitas aparecen tanto en ambientes marinos como continentales. No obstante, sus más importantes acumulaciones corresponden a facies maritimas y lacustres. Hay controversias importantes en cuanto al origen de las fosforitas, ya que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70 ppb de P 2 O 5, en tanto que los depósitos de fosforitas antiguas pueden tener hasta un 40% de P 2 O 5.
MINERALES CONSTITUTIVOS •
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Los principales minerales son: CARBONATO APATITA APATITA [Ca10CO 3(PO 4 ) 6] y APATITA APATITA [Ca 5(PO 4 ) 3 (F,Cl,OH)], con las variedades FLUORAPATITA FLUORAPATITA [Ca 5(PO 4 ) 3F] CLORAPATITA CLORAPATITA [Ca 5(PO 4 ) 3Cl] HIDROXILAP HIDROXILAPATITA ATITA [Ca (PO ) OH] 5(PO 4 ) 3OH] COLOFANITA (apatitas amorfas, y sin una composición química definida). La apatita es hexagonal, tiene alto índice, baja birrefringencia, hábito prismático, extinción paralela y ópticamente negativa. A modo de impurezas, las fosforitas pueden tener cuarzo detrítico, ftanita autígena (ópalo CT), calcita, dolomita, argilominerales, ceolitas y materia orgánica descompuesta
Tipos de depósitos fosfáticos •
1. -FOSFORITAS NODULARES Y ESTRATIFICADA
a) Formación Formación de fosforitas nodulares y estratificadas en ambientes actuales b) Formación Formación de Fosforitas en Secuencias Antiguas •
2. -FOSFORITA - FOSFORITASS BIOCLASTICAS
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3. -FOSFORITAS CONGLOMERADITAS CONGLOMERADITAS
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4. -GU - GUANO ANO
1. FOSFORITAS NODULARES Y ESTRATIFICADA •
Los depósitos fosfáticos actuales o recientes presentan formas de nódulos, nódulos, costras o losas, que se han formado for mado en el fondo marino, a profundidades de entre 60 y 300 metros, en áreas de baja tasa de sedimentación en la parte exterior de las plataformas submarinas o en la parte par te superior de los taludes continentales. continentales. Los nódulos varían entre unos pocos centímetros hasta metros de diámetro, muestran una estructura interna que va desde homogénea hasta concéntrica, y a menudo se encuentran asociados con restos de vertebrados y de peces.
1. FOSFORITAS NODULARES Y ESTRATIFICADA •
La precipitación del fosfato se produce a partir de soluciones o, o, más probablemente, a partir par tir de la impregnación y reemplazo de un sustrato por parte de coloides ricos en fosfatos fosfatos.. Esto da origen orig en a los nódulos y costras que se forman for man en el fondo marino o a pocos centímetros de profundidad por debajo del mismo. mismo. En las zonas anóxicas se produce mortalidad en masa de los peces, lo que contribuye a la formación de horizontes enriquecidos en fosfato. fosfato.
1. FOSFORITAS NODULARES Y ESTRATIFICADA •
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Para que el fosfato se concentre formando horizontes o capas fosfáticas, es necesario el retrabajo de los sedimentos por parte de tormentas o de corrientes oceánicas que eliminan las partículas más finas permitiendo la concentración de los fosfatos en forma de nódulos, pellets y coprolitos. coprolitos. Los episodios transgresiv transg resivos os y regresivos regresivos del mar favorecen favorecen la concentración concentración de fosfatos. Durante los primeros, primeros, la baja tasa de sedimentación sed imentación permite la acumulación de fosfatos en secuencias condensadas, junto con cherts, fangos orgánicos, orgánicos, glauconita, calizas pelágicas y fondos duros (hardgrounds). Durante las regresiones se producen situaciones favorables favorables para el retrabajo mecánico y la concentración de las partículas fosfáticas. fosfáticas.
1. FOSFORITAS FOSFORITAS NODULARES NODULARES Y ESTRATIFICADA
1. FOSFORITAS NODULARES Y ESTRATIFICADA
2. Fosforitas bioclásticas •
Fragmentos esqueletales de vertebrados (huesos y escamas de peces, dientes de tiburón, coprolitos) y de invertebrados invertebrados (conchillas de braquiópodos), con cementos que pueden también ser fosfáticos. fosfáticos.
3. Fosforitas conglomeraditas
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Fosfatos nodulares y de fósiles fosfáticos concentrados por procesos de retrabajamiento mecánico. Retrabajado mecánico: . Las corrientes oceánicas y los procesos de tormentas muy fuertes pueden favorecer favorecer a concentración de componentes fosfáticos.
3. Fosforitas conglomeraditas
4. Guano •
Los excrementos de los pájaros y en menor medida de los murciélagos, pueden acumularse formando grandes costras en ciertas islas oceánicas, por ejemplo en el Pacífico Oriental. Estos depósitos pueden tener alguna importancia económica, ya que la lixiviación del guano deja un depósito de fosfato de calcio. calcio.
4. Guano
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS •
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Los procesos que favorecen la la formación for mación de las fosforitas son similares a los que también lo hacen con los carbonatos ya que se trata de d e componentes no terrígenos terríg enos.. Cuando las aguas profundas llegan a la superficie por el proceso proceso de surgencia (upwelling), (upwelling), son esenciales esenciales para la combustión en el proceso de fotosíntesis que producen las algas alg as microscópicas que constituyen el fitoplancton.
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS •
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Este proceso es altamente efectivo en ambientes marinos someros en los que existe alta productividad orgánica por por aumento de fitoplancton. De este modo, en aguas poco profundas de las plataformas, menos de 30 metros (zona fotica), el P2O5 es consumido por el fitoplancton. fitoplancton. Tenemos Tenemos así así dos extremos: una zona profunda profunda con con disolución disolución y aportes aportes de nutrientes y una zona somera con consumición de P2O5 y CO2 por fotosíntesis. En cambio, cambio, en una situación intermedia, o sea hacia el sector extremos de las plataformas y también en las partes altas de las taludes continentales, continentales, entre los 60 y 300 metros de profundidad, se dan las condiciones mas favorables favorables para la formación de fosforitas. fosforitas.
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS •
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OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS A. DIAGENESIS DIAGENESIS La apatita se puede concentrar durante la diagenesis di agenesis temprana (penecontemporanea), (penecontemporanea), por debajo de la interfase agua-sedimento. Su generación se vincula con actividad bacteriana que descompone parcialmente a la materia orgánica, libera fosfatos y favorece la precipitación de fosforita criptocristalina. Se aprecia por la formación de nódulos incluidos en el interior de otros tipos de sedimentos, sed imentos, especialmente carbonatitos. carbonatitos. El fosfato diagenetico produce reemplazos tempranos (fosfatizacion) de sedimentos carbonatitos
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS •
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OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS B. RESEDIMENTA RESEDIMENTACIÓN CIÓN – RETRABADO RETRABADO Las fosforitas también pueden ser formadas por procesos de retrabajamiento. retrabajamiento. Las corrientes cor rientes oceánicas y los procesos de tormentas muy fuertes pueden favorecer favorecer a concentración de componentes fosfáticos.
Método de Explotación •
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El método de explotación responderá a tres pasos d el Selectividad. Punto de principal interés en la explotación del mineral, por la distribución del fosfato en capas de espesor variable intercaladas con desmonte (intercapas). g ran Remoción de desmonte. Se ha elegido equipos de gran productividad para remover el desmonte. La planificación y operación de la mina crea las condiciones para que estos equipos alcancen sus productividades de diseño. Vaciado Vaciado de desmonte en zonas ya ya explotadas. Una vez separado el desmonte, se regresará a los bancos explotados a fin de ser depositados en el mismo y reducir el impacto visual del minado. minado.
Método de Explotación
Diagrama de flujo
Usos y aplicaciones Na3PO4: •
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Agente de saponificación de grasas Decapante de pinturas debido a que en medio acuoso da disoluciones muy básicas. Se utiliza a nivel industrial para limpiar metales. Mezclado con NaClO, NaClO, se utiliza en maquinas de lavado lavado..
Na2HPO4: •
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En alimentación. Fabr Fabricación icación de quesos, emulsionante. emulsionante. Aditivo al jamón, evita pérdida pérdida de agua.
NaH2PO4: •
En procesos de fosfatización de metales. Tratamiento anticorrosivo previo a la pintura.
Ca(H2PO4)2: •
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Se utiliza como levadura artificial en panadería (mezclado con NaHCO3 ). El superfosfato es uno de los compuestos químicos más producidos en el mundo y para fabricarlo se utiliza la mayoría del ácido sulfúrico que se prepara.
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También se utiliza como acidulante para la También preparación de la masa del pan. Su ventaja respecto del anterior es que no reacciona con el bicarbonato a menos que se caliente. Na2H2P2O7:
CaHPO4: •
Se utiliza como abrasiv a brasivoo en pastas de d e dientes.
Ca2P2O7: •
Se añade en pastas de dientes con flúor. El difosfato es el más inerte de los fosfatos. Se utiliza como abrasivo puesto que no interfiere con los compuestos que contienen flúor f lúor..
Fosfatos en los detergentes •
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Los fosfatos se han venido utilizando en las formulacion for mulaciones es de detergentes desde los años 30. Su papel es complejar los cationes responsables de la dureza del agua (Ca+2 y Mg +2 ) formando con ellos complejos solubles solubles.. El fosfato más utlizado para ello es el tripolifosfato sódico Na5P3O10. Uno de los sustituyentes de los fosfatos en los detergentes fue el NTA N(CH2CO2 )3-3. Sin embargo se ha demostrado que este compuesto es carcerígeno y por eso no se utiliza en la actualidad.
Producción y comercialización
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La producción de esta materia prima ascendió en el año 2013 a 224 millones de toneladas, siendo el líder China, que dio cuenta de 97 millones, casi el triple que su más cercano seguidor, Estados Unidos. Tras ellos se ubican Marruecos, con 28 millones, y Rusia, con 12. Brasil, principal productor latinoamericano, se sitúa en el sexto puesto mundial, con un volumen de 6.7 millones de toneladas.. toneladas
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Los principales exportadores de roca fosfatada del mundo, según Intenational Trade Comission (ITC), son Marruecos con una participación del 48%, Jordania con el 17%, China con el 14% e Israel con el 10%, lo que significa que solo en estos cuatro países están concentradas las exportaciones alcanzando aproximadamente el 90% del total exportado expor tado en el mundo mundo..
PRODUCCION EN LATINOAMERICA •
En Latinoamérica los principales productores son Brasil, que aporta más del 55% de la producción a nivel latinoamericano, en el mercado internacional está posicionado como el séptimo productor del mundo, aportando el 4% del total de la producción mundial. A Brasil le sigue Perú que aporta el 29%, México el 8 %, Venezuela el 5% y Colombia menos del 1%. El resto de los países aporta menos del 2% del total de la producción latinoamericana.
PRODUCCION EN EL PERÚ •
INGEMET, en el Inventario Nacional de Sustancias No Metálicas indica la existencia de cuatro yacimientos de roca fosfática en Perú: Sechura-Piura, Yauli-Ju Y auli-Junín, nín, Ocucaje-Ica y Huancané-Puno Huancané-Puno..
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El Perú, afortunadamente, es rico en este recurso, a tal punto que se ubica entre los diez primeros productores del mundo. Así lo demuestran los siguientes datos, proporcionados por el prestigioso United States Geological Survey (USGS), y que corresponden a los años 2012 y 2013.
Yacimiento Y acimiento de sechura sechura •
Descubiertos en 1955 Estos depósitos de origen sedimentario afloran sobre un área de 260 km de longitud y 80 km de ancho, paralelo a la costa. Están constituidos por de sedimentos no consolidados del Mioceno, compuesto por lutitas, diatomitas, fosforitas interestratificadas en areniscas, arcillas, bentonitas, arenas silícicas y calizas fosfáticas, cubiertas parcialmente con sedimentos de diatomitas, coquinas y arenas eolicas.
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El crecimiento del Perú no esta nada mal, cuando se inauguró, con una inversión de más de US$ 560 millones de la empresa brasileña Vale, su planta de procesamiento de Bayóvar (Piura), lugar donde existe un depósito muy importante, con un producto de primera calidad y considerables reservas. Además, éste se caracteriza por su bajísimo costo de extracción.
Fosfat osfatos os de bayov bayovar ar
Ubicación de los yacimientos Los yacimientos de fosfatos se hallan ubicados en el desierto del Sechura, provincia y departamento de Piura
Geología Geolog ía del deposito Geologicamente, el desierto de Sechura cubre un area de 250 kilometros de largo larg o por 80 kilometros de ancho. ancho. El yacimiento esta forma formado do por 7 capas de fosforita con sus respectivas intercapas. Cada capa tiene un contenido promedio de 20% P2O5 Las intercapas de diatomitas contienen de 3.5 a 7% P2O5
Plan de Minado La extraccion del mineral se hara a cielo abierto por el metod de bancos. El metodo de explotacion seleccionado se adecua a la configuracion de las capas e intercapas de fosforitas que son practicamente horizontales y uniformes cada una de ellas en su potencia y contenido de P2O5, siendo el material su ave, facil de excavar que no requiere de explosivos explosivos..
Características del mineral La mina contiene los oolitos o granulos g ranulos redondeados, redondeados, denominados fosforitas y que corresponden a la especie mineral carbonato Fluor Apatita Ca10(PO4)6 Ca 10(PO4)6 (CO3) x F2, a su vez estos granulos g ranulos contienen algunas impurezas impurezas como silice, yeso, yeso, oxidos de fierro y materia organica. org anica.
La parte estéril de la mina esta constituida principalmente por diatomitas, cenizas volcánicas y restos calcanicos de la fauna marina
9 DESCRIPCION DEL PROCESO 9.1 INTRODUCCION Los minerales fosfatados de Bayóvar requieren del beneficio para obtener un producto con contenidos en fósforo de grado comercial. Básicamente, el proceso consiste en liberar los gránulos g ránulos de fosfatos del mineral estéril, mediante las operaciones mayores de restregados, zarandeo, deslamado y flotación.
9.2 ETAPAS DEL PROCESO •
9.2.1 RECIBO Y ALMACENAMIENTO DE MINERAL
Se depositan el mineral en una tolva de 100TM húmedas de capacidad, el mineral es luego transportado por intermedio de una faja transportadora de 42” de anchox 250” de largo a un promedio de 800TMPH. Se
descarga sobre un cono de 10,000TM de capacidad de almacenamiento.
9.2.2. RESTREGAMIENTO PRIMARIO El mineral de fosfatos se descargan alternativamente sobre una faja transportadora que alimenta al restregador de tambor de 12’ de diametro x 24’ de largo, la intense agitacion de la pulpa que se produce con la adicion de agua de mar, poniendo las particulas finas.
9.2.3. TRANSPORTE HIDRAULICO •
La pulpa de los finos es descargado en un cajón de bomba que alimenta a una bomba centrifuga de arenas de 12”x10”. La cual transporta a un tanque
agitador que actua como almacenamiento y homogenización para alimentar a 3 bombas, que bombeará a la planta de deslamado y flotación.
9.2.4. DESLAMADO A. Cicloneo Primario Primario.-.- La pulpa prove proveniente niente del transporte hidráuñico es recibida despues de un muetsreo previo en un un muetsreador muetsreador automatico automatico,, bombas centrifugas de arena, estas bombas bombean a a dos anillos a nillos de distribuidores radiales. radiales.
b. Restregamiento por Atrición Primario. En celdas de Atriión dispuestas en serie, efectuan mediante agitación violenta provocada por sus paletas de paso invertido el desprendimiento de las particulas estériles adheridas a los oolítos de fosfatos. fosfatos.
c. Cicloneo Secundario Estos ciclones efectúan un nuevo deslamado y el rebose es enviado al sistema de recuperación de agua.
d. Restregamiento Restregamiento por atriccion Secundario. •
Estos ciclones efectúan la operación similar, es decir provocar prov ocar el desprendimiento de las partículas estériles de los gránulos de fosfatos fosfatos..
e. Tamizado y Zarandeo Vibratorio •
Ambos implementados con con malla 35. La fraccion gruesa gr uesa del primercedazo se transfiere por gravedad al cedazo vibratorio en el cual chisquetes de agua facilitan la operación de zarandeo. La fraccion +35 del cedazo vibratorio se descarta como producto estéril.
f. Cicloneo Terciar erciario io •
Los finos del tamizado y zarandeo vibratorio son recibidos por gravedad en un cajón de bomba, la pulpa diluida es bombeada a un distribuidor radial de ciclones con salidas, que efectúan otra eliminación de partículas finas estériles estériles..
g. Restregamiento por Atricion Terciario T erciario •
Las arenas de los ciclones terciarios se alimenatan por gravedad un banco de 4 celdas de atricion.
h. Cicloneo Cuaternario •
Pulpa procedente de la etapa anterior es diluida e ingresa a un cajón de bomba donde se realiza el deslamado final de los minerales de fosfato fosfato..
i. Densificación •
Las arenas de los ciclones de la etapa anterior a nterior a 60% de solidos son diluidos a 50% de solidos e ingresan ing resan a un clasificador Espiral donde las arenas descargan a 70% de sólidos.
9.2.5 FLOTA FLOTACIÓN CIÓN a. Acondicionamiento •
La razon por la cual se densifica es para efectuar el acondicionamiento de esta con los reactivos aniónicos de flotación constituidos por los ácidos grasos. El reactivo se mezcla con kerosene en la proporción 3:1 y el consumo promedio es de 2.5lb/tonelada de concentrado producido producido..
b. Flotación Primaria •
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El tambor acondicionador descarga por gravedad en un cajón de Bomba que alimenta una bomba centrífuga de arenas . La pulpa diluida a 26% de sólidos es bombeada a un distribuidor de pulpa motorizado que alimenta a celdas de flotación. Tiempo de retención de 6.5 a 7 minutos minutos..
c. Flotación de Limpieza •
Las espumas de la flotación primaria diluida a 20% de sólidos descargan por gravedad g ravedad a bancos paralelos de celdas de flotacion. Tiempo d retencion es de 4 minutos.
9.2.6. FILTRACION Y SECADO •
a. Filtrado del concentrado
Este filtro está implementado para efectuar tres lavados con agua dulce.
b. Pre-Secado del concentrado •
Con esta operación la humedad de la torta se reduce de 14% a 10.7%.
c. Secado del concentrado •
La torta procedente de la descarga de los ciclones de pre-secado alimenta por gravedad un un secador rotatorio . El concentrado contiene 1.5% de agua en la descarga del secador.
9.2.7. RECUPERACION DE AGU A GUA A •
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A. Espesamiento Los reboses de los ciclones secundarios, secundarios, terciarios y cuaternarios; así como el rebose del densificador y el rebose de los ciclones de los relaves de flotación primaria son alimentados a un espesador el cual por rebose recupera.
9.2.8. ALMA ALMACENAMIENTO CENAMIENTO Y CARGUIO DEL PRODUCTO. •
El secador rotatorio como los ciclones secos, secos, descargan el material seco y caliente c aliente en un transportador de tornillo que a su vez entrega la carga a una faja transportadora y este alimenta un elevador de cangilones que descarga en dos tolvas de almacenamiento para el carguio de camiones. camiones.
GRACIAS!!!!!
