UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERIA QUÍMICA
EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESINTEGRACION DE CATALIZADORES METALICOS ESQUEMAS Y APLICACIONES
GESTIÓN: SEMESTRE – I/2018 MATERIA: LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS - II ESTUDIANTE: MONTES FABRICA RAMIRO DOCENTE: ING. NELSON HINOJOSA SALAZAR FECHA: 03 DE MAYO 2018
COCHABAMBA – BOLIVIA
INDICE 1.
INTRODUCCION INTRODU CCION ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 2
2.
OBJETIVOS OBJETIV OS .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 2
3.
2.1.
Objetivo general ............................................................................................................... 2
2.2.
Objetivo especifico ........................................................................................................... 2
DESARROLLO DEL TRABAJO .................................................................................................... 3 3.1.
TRITURADORAS TRITURA DORAS ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 3
3.1.1. Trituradora Primaria .............................................................................................................. 3 3.1.2. Giratoria ................................................................................................................................ 3 3.1.3. Mandíbula o quijadas ............................................................................................................ 4 3.1.4. Comparación entre trituradoras primarias ....................... ................................ .................. .................. .................. ................... ................ ...... 5 3.1.5. Trituradora Secundaria/Terciaria .......................................................................................... 5 3.1.5.1. Chancadora cónica ............................................................................................................. 5 3.1.6. Chancadora de martillos ....................................................................................................... 6 3.2.
MOLIENDA ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 7
3.3.
Molino de discos ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 9
3.4.
Molino de rodillos .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 10
3.5.
Molino de barras (ROD MILL) ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ...................... .... 12
3.6.
Molino de bolas ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 14
3.7.
Molino de martillo .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 17
3.8.
Molino de Compartimientos Compart imientos Múltiples .................................. ................. ................................... ................................... ......................... ........ 18
3.9.
Molino Doppel – Doppel – Rotator Rotator O Double Rotator ..................................................................... 19
4. CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 22
5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 22
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1. INTRODUCCION Los catalizadores de metales de transición, aunque muy eficaces, se fabrican a base de metales raros, tóxicos y de alto precio (Pt, Pd, Ru, Ti), y con ligandos complejos orgánicos. Buscamos alternativas, con bastante éxito. Son catalizadores indispensables para muchos procesos pero, desgraciadamente, a base de metales raros y tóxicos. Además hacen falta ligandos para controlar su reactividad y selectividad, catalizadores que muchas veces no se recuperan. Precisamente porque el catalizador no se modifica durante la reacción química, finalizada ésta el catalizador allí continúa, o así debería ser, pero de hecho bastantes veces lo perdemos. Es diferente del reactivo, el cual sí que participa en la reacción. Las exigencias de tamaño para diversos productos pueden variar, y de ahí que se empleen diferentes máquinas y procedimientos. Las menas metálicas consisten en cantidades variables de uno o varios minerales valiosos, asociadas con otros indeseables (ganga). La primera etapa en el tratamiento de las menas metálicas consiste en separar la ganga los minerales deseados, ya que la mena metálica extraída del yacimiento contiene ambos tipos de minerales formando masas sólidas. A menos que la concentración del mineral útil sea lo suficientemente grande para poder reducirlo a metal sin tratamiento previo (en cuyo caso la ganga se separa generalmente al estado de fusión), será necesario desintegrar de modo mecánico la masa original del mineral para poder separar a los minerales útiles de la ganga o estéril. Luego, los minerales se separan por métodos de gravedad o flotación, que permiten elevar la concentración de los mismos. 2. OBJETIVOS 2.1.
Objetivo general
Conocer
los
equipos
utilizados
en
la
desintegracion
de
catalizadores metalicos.
2.2.
Objetivo especifico
Conocer que tipos de equipos hay para la desintegracion metalica
Conocer las aplicaciones que tiene en la industria.
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3. DESARROLLO DEL TRABAJO TRITURADORAS Existe una gran cantidad de trituradoras de distinto tipo, las que permiten efectuar 3.1.
el trabajo de desintegración en la preparación de rocas y minerales. Conforme al tipo de trituradora y a los esfuerzos a los que someten a las rocas se utilizan unas u otras con sus ventajas técnico-económicas propias de cada una. Seguida mente se consideraran solo aquellas que se estiman más importantes y de aplicación más generalizada. 3.1.1. Trituradora Primaria Características: Fractura la mena de alimentación proveniente de la mina, desde 60"hasta bajo 8"a 6"de producto. Operación: circuito abierto, son de dos tipos. 3.1.2. Giratoria Mecanismo de trituración: Por compresión. Especificación: abertura de la boca por el diámetro del cono, de otramanera
se
podría decir; ancho de abertura de admisión (boca) y el diámetro del manto.
Trabajan sin mecanismo de alimentación y se alimentan directamente por camiones.
Chancan a ciclo completo y tiene más capacidad que la chancadora de mandíbula del mismo tamaño(boca) por ello se usan generalmente en plantas donde se requiere elevada capacidad de tratamiento
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Está constituido por un eje vertical (árbol) con un elemento de molienda cónico llamado cabeza, recubierto por una capa de material de alta pureza llamado manto. La cabeza se mueve en forma de elipse debido al efecto de movimiento excéntrico que le entrega el motor 3.1.3. Mandíbula o quijadas
Son equipos dotados de 2 placas o mandíbulas, donde de ellas en móvil que presiona con enorme fuerza y rápidamente a la otra (fija), fracturando al metal que se encuentra en ambas. Según el tipo de movimiento de la placa móvil, se clasifican en: a)
Blake
b)
Dodge
c) Universal
Especificación: Abertura de boca (distancia entre las mandíbulas de alimentación) y el ancho de placas (largo de abertura de admisión).
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Acepta un tamaño de roca que no exceda los 2/3 de la abertura de mayor admisión por es usada cuando la boca de la chancadora es más importante que la capacidad.
3.1.4. Comparación entre trituradoras primarias a) Según la capacidad requerida y el tamaño máximo a tratar:
I.
Si se requiere alta capacidad (flujo másico), se prefiere a la chancadora giratoria.
II.
Si es importante el tamaño de abertura (boca), se prefiere a la chancadora de mandíbula.
III.
Para equipos de tamaño similar:
IV.
Los costos de capital y de mantención de un chancador de mandíbulas son levemente menores que los de un chancador giratorio.
V.
El costo de instalación de una chancador de mandíbulas es mayor que el chancador giratorio.
VI.
Según el tipo de aplicación:
VII.
El chancador de mandíbulas se prefieren en material arcillosos, plásticos, etc. En general materiales blandos.
VIII.
Los chancadores giratorios se prefieren en materiales duros, abrasivos.
3.1.5. Trituradora Secundaria/Terciaria 3.1.5.1. Chancadora cónica
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En común presentan una abrasión controlada y menor desgaste de las partes.
La abertura por donde se evacua el material triturado se denomina setting.
La chancadora de cono estándar tiene un revestimiento escalonado lo cual permite alimentación más gruesa que la del cabezal corto.
Mecanismo de trituración: Por compresión.
Disposición: Paralela.
La abertura de alimentación es por lo menos 2 veces más que la de abertura de descarga 3.1.6. Chancadora de martillos
Se basa en el mecanismo de compresión del material entre dos cuerpos. Entre más rápida sea la fuerza de aplicación más rápido ocurre la fractura por el aumento de la energía cinética concentrando la fuerza de fragmentación en un solo punto produciendo partículas que se fracturan rápidamente hasta el límite. Consiste de un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes encajados en una carcasa. En la parte inferior están dotados de un tamiz fijo o intercambiable. Puede operar a más de 1000 rpm haciendo que casi todos los materiales se comporten como frágiles. Se utilizan para el secado de material, granulación ungüentos, pastas húmedas y suspensiones. Los martillos obtusos se utilizan para materiales cristalinos y frágiles, mientras que los afilados se usan para materiales fibrosos.
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Estos molinos son fáciles de limpiar y operar, algunos además permiten cambiar sus tamices, y operan en un sistema cerrado reduciendo el riesgo de explosión y contaminación cruzada. 3.2.
MOLIENDA La molienda es una operación unitaria que a pesar de implicar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamaño de partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez af ectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras cosas. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado. Los elementos más importantes de la molienda:
a) Velocidad Crítica La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledores es aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante. Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan “pegados” a las paredes internas del molino y no ejercen la
fuerza de rozamiento necesaria sobre el material para producir la molienda. El molino, entonces, deberá trabajar a velocidades inferiores a la crítica.
42,3 () = √ ()
“La velocidad crítica es función de la inversa de la raíz cuadrada del diámetro del molino”
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b) Movimiento de carga en los molinos Una característica distintiva de los molinos rotatorios es el uso de cuerpos moledores que son grandes y pesados con relación a las partículas a moler pero pequeñas con relación al volumen del molino y que ocupan menos de la mitad del volumen del molino. Cuando el molino gira, los cuerpos moledores son elevados en el lado ascendente del molino hasta que se logra una situación de equilibrio dinámico donde los cuerpos de molienda caen en cascada sobre la superficie libre de los otros cuerpos. Se distinguen tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio:
Rotación alrededor de su propio eje.
Caída en cascada donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos, es aquí donde se produce la molienda más fina con gran producción De polvo.
Caída en catarata que corresponde a la caída libre de los medios de molienda sobre el pie de la carga, esta caída produce conminación por impacto y un producto más grueso.
Las principales clases de máquinas para molienda son:
Triturador de Quijadas.
Triturador Giratorio.
Triturador de Rodillos.
Molino de Martillos
Molino de Rodillos de Compresión
Molino de Tazón.
Molino de Rodillos.
Molinos de Fricción. Página | 8
Molinos Revolvedores.
Molinos de Barras
Molinos de Bolas.
Molinos de Tubo
Molinos Ultrafinos.
Molinos de Martillos con Clasificación Interna.
Molinos de Flujo Energético.
Molinos Agitadores.
3.3.
Molino de discos El molino de Discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que están enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler cae por gravedad entre ambos. El conjunto comprende, que comprende un eje, los discos y las placas de trituración, denomina impulsor. El material de alimentación entra por un canal cerca del eje, pasa entre las placas de molienda y se descarga en la periferia de los discos. Las placas de molienda se sujetan a los discos por medio de pernos y la distancia entre ellos es ajustable. Actualmente no se utiliza. Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el molino que hoy conocemos como molino de Rodillos.
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El tamaño de las partículas se puede ajustar durante el proceso de pulverización.
Util para materiales secos, friables, suavemente o moderado duros.
3.4.
Molino de rodillos
Dos rodillos lisos, acanallados o dentados
Ejes horizontales
Giro, sentido opuesto
Un rodillo entre resorte para desplazamiento y evitar problemas con el equipo
Velocidad: 50 - 300 rpm. Mecanismo:
Partículas atrapadas entre rodillo
Fragmentadas por compresión
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Tamaño partícula depende de la distancia entre rodillos y el diámetro de rodillos
Uniformidad de tamaños depende de la superficie de los rodillos (superficie lisa)
Útil para materiales quebradizos de naturaleza moderada
Sistemas de reducción intermedia: 75 μm
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3.5.
Molino de barras (ROD MILL)
El molino de Barras está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior cuenta con barras cilíndricas sueltas dispuestas a lo largo del eje, de longitud aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. Éste gira gracias a que posee una corona, la cual está acoplada a un piñón que se acciona por un motor generalmente eléctrico. Las barras se elevan, rodando por las paredes del cilindro hasta una cierta altura, y luego caen efectuando un movimiento que se denomina “de cascada”. La rotura
del material que se encuentra en el interior del cuerpo del cilindro y en contacto con las barras, se produce por frotamiento (entre barras y superficie del cilindro, o entre barras), y por percusión (consecuencia de la caída de las barras desde cierta altura).
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El material ingresa por el eje en un extremo del cilindro, y sale por el otro extremo o por el medio del cilindro, según las distintas formas de descarga: por rebalse (se emplea en molienda húmeda), periférica central, y periférica final (ambas se emplean tanto en molienda húmeda como en seca).
El cuerpo cilíndrico se construye con chapas de acero curvadas y unidas entre sí por soldadura eléctrica. La cabeza o fondo del cilindro se construye en acero moldeado o fundición, y es de forma ligeramente abombada o cónica. Habitualmente los ejes o muñones están fundidos con la cabeza pero también pueden estar ensamblados con bridas atornilladas.
Los muñones apoyan sobre cojinetes, uno en cada extremo. La parte cilíndrica, los fondos y la cámara de molienda, están revestidos interiormente por placas atornilladas de acero al manganeso o al cromo-molibdeno. Las caras internas del molino consisten de revestimientos renovables que deben soportar impacto, ser resistentes a la abrasión y promover el movimiento más favorable de la carga.
Las barras generalmente, son de acero al carbono y su desgaste es alrededor de cinco veces mayor al de los revestimientos, en las mismas condiciones de trabajo.
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3.6.
Molino de bolas
El molino de Bolas, análogamente al de Barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico.
Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada”, rompiendo el material que
se encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión. El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen tres formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda húmeda), por diafragma, y por compartimentado (ambas se utilizan para molienda húmeda y seca).
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La molienda sobreviene por dos causas; 1. por percusión, las esferas al rotar se despegan y caen sobre el material. 2. por rozamiento entre las bolas. Con pequeña carga es mayor el efecto de la percusión y el rozamiento para una carga completa, así, para materiales duros es conveniente que prevalezca la percusión y para materiales friables el de abrasión. Partes del molino de bolas
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Velocidad
de
rotación
del
cilindro
Ventajas
Útil para productos oxidables o explosivos
Pulverización húmeda
Pulverizar materiales estériles
Inconvenientes
Larga duración del proceso
Elevado consumo energético
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3.7.
Molino de martillo
Estos molinos que sirven para pulverizar y desintegrar funcionan a altas velocidades. El eje del rotor esta en forma horizontal, este sostiene a os martillos llamados a veces agitadores, y pueden ser elementos en forma de T, barras, estribos, o anillos fijos o pivotados al eje o a los discos fijos que van sobre el eje. El rotor funciona dentro de un recipiente que contiene placas o revestimientos de molienda. La acción de la molienda resulta de los impactos y la fricción entre los grumos o partículas del material alimentado, la cubierta y los elementos de molienda. La finura del producto se regula cambiando la velocidad del rotor, la velocidad de alimentación o la abertura entre los martillos y la placa de molienda, así como cambiando la cantidad y el tipo de martillos utilizados y el tamaño de las aberturas de desgaste.
La descarga por criba o rejilla de un molino de martillos sirve como clasificador interno, pero su área limitada no permite un aprovechamiento eficaz cuando se requieren aberturas mas pequeñas.
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Partes de un molino de martillos
3.8.
Molino de Compartimientos Múltiples Existen molinos de dos compartimentos que tienen características equivalentes a los descriptos en los puntos 3.4.4 y 3.4.3 Constan de dos compartimentos separados en el interior cilindro del molino. Éstos pueden contener barras y bolas, o bolas grandes y pequeñas.
Estos tipos de molinos se utilizan para hacer en un mismo aparato la molienda gruesa y la fina.
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La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 3/1 y 5/1, los diámetros mayores oscilan entre 1,2 y 4,5 metros y las longitudes entre 6 y 14 metros. Se han utilizado en la industria del cemento y resultan también adecuados para tratar grandes volúmenes de materiales duros y abrasivos.
3.9.
Molino Doppel – Rotator O Double Rotator
El molino Doppel-rotator es una instalación conformada principalmente por un molino de doble cámara con descarga periférica central, que en los últimos años está tomando un gran impulso, debido a su uso en la Industria del Cemento para la molienda del crudo, además de su uso muy difundido en la industria del oro, cuyo proceso de molienda en seco se llama “asado”.
Sus principales ventajas son su extraordinario bajo consumo específico de energía respecto a otros molinos y la posibilidad del uso de gas caliente de recirculación para el secado del material. Cabe recordar que el crudo en la industria del cemento está conformado en su mayor parte por piedras de caliza y arcilla que fueron extraídas de las canteras y luego trituradas. Descripción del Funcionamiento El Doppel-Rotator es principalmente una combinación del molino de barrido por aire y del molino de dos compartimentos. Posee un compartimiento de secado delante Página | 19
del compartimento de molido para ayudar a reducir el contenido de agua en el mineral. a) Alimentación y secado del material El crudo es alimentado al recinto del secado del molino mediante equipos dosificadores , a través del muñón del cojinete collar, donde unas chapas dispersoras lanzan el material hacia la corriente de gas. Al atravesar la cámara de secado pueden eliminarse del material humedades de hasta un 7% utilizándose gases de escape con temperaturas de 320°C, y humedades de hasta un 14% cuando se utilizan gases calientes de hasta 800°C. En el caso de que el tamaño de grano sea grande, de modo que dificulte el secado o que los granos tengan elevada humedad, puede conectarse delante del molino un secador vertical (o de tambor) o una trituradora calentada. b) Molienda, separación de gruesos y finos, y recirculación de gruesos Después de su secado, el material es llevado por medio del tabique elevador a la parte de molienda gruesa del molino. La molienda gruesa se efectúa en la cámara correspondiente, y luego el material abandona el molino por el dispositivo de salida central y pasa a través de aerodeslizadores y de un elevador de cangilones al separador, donde es clasificado en gruesos y finos. Los finos salen directamente después de la separación, al proceso que sigue en la Planta. Los gruesos vuelven a clasificarse en dos tamaños. Los de tamaño inferior pasan a la cámara refino del molino y solo una pequeña parte (tamaño superior) vuelve a la cámara de molienda gruesa.
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El material que se muele en la cámara de refino sale nuevamente por el dispositivo central y pasa nuevamente a través de aerodeslizadores y del elevador de cangilones y llega al separador. El ciclo de molienda y reflujo de los granos gruesos continúa hasta que los mismos alcanzan la granulometría adecuada. c) Salida de gases y separación de polvos Los gases calientes, así como el aire necesario para la ventilación de la cámara de molienda, son extraídos del molino a través del dispositivo de salida central. Pasan a través de un separador de cono donde se separan los gruesos, que vuelven al molino y los finos que son arrastrados por la corriente de gas hacia el filtro colector. El desempolvado de los gases se realiza en la instalación de filtros. En algunas plantas, se complementa el sistema de desempolvado de gases con la adición de una cantidad de ciclones en serie previo al pasaje por el filtro colector.
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4. CONCLUSIONES
Se conocieron los equipos usados en la trituración y molienda, su aplicación, funcionamiento y diagramas, las ventajas y desventajas de estos equipos, aplicados a la desintegración de catalizadores metálicos.
5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Brown, G.C. et. al.; “Operaciones Básicas de la Ingeniaría Química”; 1a. Ed.
Editorial Marín, S. A.; Barcelona (1955). pp. 9-50.
http://www.unac.edu.pe/documentos/organizacion/vri/cdcitra/Informes_Finales_ Investigacion/Setiembre_2011/IF_CHAMPA%20HENRIQUEZ_FIQ/PRIMERA %20PARTE.pdf
Perry, Robert H, manual del ingeniero quimico tomo II sexta edición
Alcantara, juan ramón (2008) ,TESIS, diseño practico de un molino de bolas, MEXICO DF, escuela superior de ingeniería mecánica y eléctrica.
Vasquez, jose Wilmer (1999), TESIS, micronizacion de caliza en molinos de bolas, Guayaquil –ecuador, Escuela superior politécnica del Litoral.
“Trituración, Molienda y Separación de Minerales” Wanganoff. Ed: Alsina.
“Tecnología de los Aparatos de Fragmentación y de Clasificación Dimensional”
E. C. Blanc. Colección Rocas y Minerales, Madrid.
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