XXXI Convención Internacional de Minería ,2,
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- Sofia Alvarado Molina
- hace 7 años
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1 1 Diego Mar+nez Carrillo, 2 José Alberto Ba9sta Rodríguez, 3 Tahlía Lorena Casares Hernández, 4 Juan Carlos Or9z Cuellar, 4 Francisco Raúl Carrillo Pedroza. 1,2, Profesor Inves.gador de la Escuela Superior de Ingeniería-UAdeC, 3 Estudiante de la Escuela Superior de Ingeniería-UA de C, 4 Profesor Inves.gador de la Facultad de Ingeniería-UA de C. diegomar.nez@uadec.edu.mx XXXI Convención Internacional de Minería 2015
2 Introducción En la República Mexicana hay varios yacimientos de carbón mineral, siendo los de la Región Carbonífera de Coahuila uno de los más importantes; La región carbonífera se divide en dos grandes cuencas Sabinas y Fuentes-Rio Escondido, ubicados en la zona centro y n o r t e d e l e s t a d o. L o s yacimientos carboníferos están asociados a rocas del cretácico Superior (Kc) y Terciario (T), y se presentan en forma estratiforme, constituyéndose como parte integral de la formación que los contiene (CRM, 1993). Figura 1.- Cuencas carboníferas en el estado de Coahuila, I Cuenca Fuentes-Rio Escondido (Kc), II Cuenca Sabinas (Kc) y III Cuenca Colombia-San Ignacio (T). Sub-Cuencas: (1) Monclova, (2) Sabinas, Las esperanzas, (3) Las Esperanzas, (4) San Salvador, (5) El Gavilán, (6) Saltillito-Lampacitos, (7) San Patricio y (8) Adjuntas
3 Introducción Dependiendo del grado de carbonificación que haya sufrido la materia orgánica, formadora del carbón mineral, este se puede clasificar como: turba, lignito, subbituminoso, bituminoso y antracita. Para determinar el rango de clasificación del carbón, se emplean los parámetros que han sido establecidos por la American Society for Testing and Materials (ASTM).
4 Introducción El carbón recién extraído de las minas (de superficie o subterráneas), carbón todo uno CTU, cuando este no reúne los requisitos de calidad, el carbón debe ser tratado en las plantas de lavado, las cuales están diseñadas para limpiar las impurezas del carbón tales como arenas y rocas, de manera de dejarlo apto para su transporte a las plantas de generación eléctrica y a las instalaciones de coquización para ser utilizado posteriormente en el procesamiento del acero. Carbón coque Planta de lavado Mina de superficie Extracción por frente larga Carbón térmico
5 Introducción El tratamiento del carbón en las plantas de lavado genera cuatro tipos de productos (Veloz-Lozano., 2002): 1) Carbón coquizable limpio (Carbón lavado con <13.5% de ceniza). 2) Carbón mixto (con 15% a 22% de ceniza). 3) Rechazo de gruesos de partículas mayores a 6mm (con 60% a 75% de ceniza). 4) Rechazo finos de partículas menores a 0.5mm (con 40% a 75% de ceniza). Las plantas lavadoras disponen de 2 a 3 procesos de lavado o concentrado. Ø Concentrado de gruesos en medios densos, ya sea en hidrociclones o lechos fluidizados. Ø Flotación de finos en celdas convencionales tipo Denver. Ø Circuitos de espirales descendentes.
6 Introducción Los rechazos o desperdicios provenientes de las celdas de flotación se depositan en presas de jales o lameros. Los rechazos provenientes de medios densos y espirales, son mezclados, pasados por cribas y filtros para recuperar toda el agua posible. Es posible reutilizar los desperdicios generados por el proceso del lavado del carbón, ya sea obteniendo mezclas con el CTU para reproceso en la planta lavadora o para la generación de electricidad. El análisis de distribución de tamaño de partículas es un ejercicio rutinario que se lleva a cabo para cualquier procesamiento de minerales, con este análisis se puede caracterizar cada rango de tamaño de partícula con la finalidad de determinar la calidad del mineral. Presa de jales Carbón todo uno (CTU)
7 Introducción La caracterización de los rechazos da pauta a la evaluación de la eficiencia del proceso de lavado, además de observar áreas de oportunidad para un reproceso. El estudio y análisis de los rechazos de carbón, no solo generan conocimiento y control del proceso de lavado, también puede llegar a ser un beneficio económico extra, además que al reducir la cantidad de desperdicio, este impacta en menor proporción al medio ambiente.
8 Metodología Para el estudio del efecto de la distribución de tamaños, se recolectaron dos muestras de 40 kg aproximadamente del rechazo de gruesos de dos diferentes plantas lavadoras de la Región Carbonífera de Coahuila (Planta 1 y Planta 2). Ø Las muestras se secaron en una estufa a 40 C por un tiempo de 2 horas. Ø Se recuperaron muestras representativas de aproximadamente 2.5 kg utilizando la técnica de manteo y cuarteo. Ø A cada una de las muestras obtenidas se les realizó un análisis granulométrico, de acuerdo al siguiente procedimiento: Estufa de laboratorio Muestra representativa Placa de acero para realizar el cuarteo de mineral Método de manteo y cuarteo de mineral
9 Metodología 1. Se pesa la muestra representativa en una balanza digital para registrar el peso inicial. 2. La muestra representativa se pasa por las mallas de 1, ¾, ½, 3/8, ¼, #8M, #12M, #18M, #24M, #50M, #80M y #100M (25000, 19000, 12500, 9510, 6350, 2380, 1680, 1000, 707, 297, 177 y 149 micras, respectivamente) con la ayuda de un agitador mecánico (RoTap), se apilaron grupos de 4 mallas para facilitar el proceso de tamizado, el tiempo de tamizado varió de 5 a 10 minutos,. 3. El material retenido en cada malla o tamiz fue pesado, almacenado y etiquetado en bolsas de plástico para su análisis posterior. 4. Se realizaron los análisis de ceniza y materia volátil a cada una de las muestras retenidas en los tamices, utilizando técnicas aprobadas por la ASTM. 5. Los resultados obtenidos se reportaron en gráficos y tablas. RoTap Material retenido de distintas granulometrías en sus respectivas bolsas Muestras (pulverizadas) para analizar
10 Discusión de resultados En esta tabla se muestra el porciento en peso retenido (W, %) en cada tamiz; además del porciento acumulativo bajotamaño. Tabla I.- Resultados del tamizado de la muestra Planta 1 y Planta 2.
11 Discusión de resultados Los resultados que se muestran en la Tabla I, se pueden representar en un histograma de frecuencia del porciento en peso del material retenido en cada rango de tamaño contra el diámetro de partícula promedio (d pm ) PLANTA 1 PLANTA 2 20 w, % dpm, µm Figura 2. Distribución de tamaños de partículas en relación con el porciento en peso retenido en cada tamaño de partícula. Gráfica en escala semilogarítmica.
12 Discusión de resultados Se puede observar que ambas curvas coinciden en el dp=1680µm, y tomando como referencia esta intersección, el acumulativo bajotamaño de la Planta 1 es menor en los rangos de partículas inferiores a este punto, y mayor para los rangos de tamaño superiores, siendo el d µm para Planta 1 y el d50 es 5900µm para Planta PLANTA 1 PLANTA 2 60 w, % dp, µm Figura 3. Distribución de tamaños de partícula en función con el porciento acumulativo bajotamaño para cada tamaño de partícula.
13 Discusión de resultados En este gráfico se observa que existen algunas fracciones de tamaño donde la operación de concentración no fue óptima, siendo un claro ejemplo la muestra de Planta 1, en el rango de -#3/4" a +#1/2" (d pm = 15750µm) que presenta 40% de ceniza. Así mismo, se observa una disminución en el contenido de ceniza en el rango de tamaño menor a 800µm, Cza, % PLANTA 1 PLANTA dpm, µm Tabla II. Contenido de ceniza base húmeda (Cza bh ) y la materia volátil base húmeda (M.V. bh ) para cada una de las muestras de la distribución de tamaños de partículas. Figura 4. Porcentaje de Ceniza (Cza) en relación a la distribución del tamaño de partícula promedio (dpm).
14 Discusión de resultados La Figura 5 presenta los resultados obtenidos del análisis de ceniza y materia volátil, provenientes de la Tabla II, de las dos muestras de rechazos de carbón de las Plantas 1 y 2. Cza-M.V., % Planta Cza. 90 M.V dpm, µm Cza-M.V., % Planta Cza. 90 M.V dpm, µm Figura 5. Análisis de Cza. y M.V. de las muestras de Planta 1 y Planta 2.
15 Conclusiones El estudio del rechazo de gruesos de dos muestras diferentes, presentan una distribución de tamaños ligeramente diferentes, pero con tendencias similares en algunos rangos de tamaños, como son el d pm de 502µm, 4365µm y 15750µm, para ambas muestras. De la Figura 4 se deduce que existe un mejor control en el proceso de lavado en el rango de +1,000µm a -10,000µm, en ambas plantas, presentando ligeros problemas en el rango de +100µm a -800µm. Los resultados de los análisis realizados a ambas muestras nos confirman que existen rangos de tamaño que pueden ser reprocesados, como son aquellos con un contenido menor a 50% de ceniza, por otra parte, no coinciden los intervalos de tamaño de interés en ambas muestras y el porcentaje en peso en ambos casos es pequeño, 9.71% para el rango de -3/4" a +1/2" para la muestra Planta 1 y 5.62% para el rango de -#24M a +#50M para la muestra Planta 2.
16 Agradecimientos Los autores de este trabajo agradecen a la Universidad Autónoma de Coahuila, en particular, a la dirección de la Escuela Superior de Ingeniería-UA de C, y al Dr. Luis Fernando Camacho Ortegón por las facilidades proporcionadas para el desarrollo de este proyecto. También, se agradece al PROFOCIE 2014 por los recursos brindados.
17 Gracias por su atención! XXXI Convención Internacional de Minería 2015
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