AGREGADOS GUATEMALA LAVADO DE ESTÉRILES GRUESOS II CONGRESO NACIONAL DE ÁRIDOS VALENCIA (ESPAÑA) 1 al 3 de octubre 2009 Juan Luis Bouso Aragonés Presidente jlbouso@eralgroup.com Eral, Equipos y Procesos, S. A. Madrid, España
AGREGADOS GUATEMALA LAVADO DE ESTÉRILES GRUESOS II CONGRESO NACIONAL DE ÁRIDOS VALENCIA (ESPAÑA) 1 al 3 de octubre 2009 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. LAVADO DE ESTÉRILES (CASCAJO) 3. LAVADO DE ARENAS 4. CLARIFICACIÓN DE AGUAS DE LAVADO 5. FILTRADO DE LODOS 6. CONCLUSIONES FINALES Juan Luis Bouso Aragonés Presidente jlbouso@eralgroup.com Eral, Equipos y Procesos, S. A. Madrid, España 1
1. INTRODUCCIÓN Agregados Guatemala, Agregua, es el primer productor de áridos de Guatemala con catorce plantas repartidas en todo el país. Su principal cliente es la empresa Mixto Listo primer productor de hormigón premezclado del país. En la capital y alrededores, principal centro de consumo del país, Agregua posee varias plantas de producción de áridos, pero sin duda la planta más importante, por estar situada prácticamente en el centro de la ciudad, es la conocida como Zona 6, denominación que toma precisamente del barrio o distrito de la ciudad de Guatemala donde está ubicada. La planta explota un yacimiento de roca caliza de relativamente buena calidad, pero que posee zonas bastante contaminadas de arcilla, lo que obliga a realizar un precribado previo a la trituración, para mantener un nivel de calidad adecuado a su empleo en la elaboración de hormigones, principal uso que tiene el árido producido en estas instalaciones. El tamaño del precribado para evitar pérdidas importantes de producción, estaba fijado en 50 mm. Las tierras estériles eliminadas, inferiores a dicho tamaño, reciben localmente el nombre de cascajo. A pesar del precribado, la calidad del material que pasaba a la etapa de trituración, en ocasiones, no permitía obtener áridos de calidad suficiente, y además el volumen de cascajo producido empezaba a representar una pérdida importante de producción, lo que reducía el umbral de rentabilidad, especialmente en época de lluvias donde el precribado se hacía muy difícil por la presencia de arcilla plástica, originando numerosas paradas de la planta. 2
Se planteó el aumento del tamaño de precribado, pero el incremento consiguiente del volumen de cascajo rechazado suponía una disminución notable de la producción de árido terminado, que hacía la explotación no económica. Todo ello llevo a estudiar la posibilidad de lavar el cascajo, aumentando al mismo tiempo el tamaño del precribado de 50 mm a 100-125 mm, lo que además significaría disminuir los problemas de la operación de precribado. Dada la situación de la planta en el centro de la ciudad, el proyecto se planteó bajo las premisas de obtener áridos lavados de la mayor calidad, manteniendo el control del impacto ambiental de las nuevas etapas de lavado, tratando de reducir al máximo el gasto del agua necesaria y eliminando todo efluente líquido, lo cual suponía disponer de una planta ecológica. Considerando que la roca original era una caliza de buena calidad, al momento de desarrollar el proyecto se consideró la máxima recuperación de las partículas finas útiles que se eliminarían en el proceso de lavado, diferenciando las de roca triturada, con un elevado contenido de carbonato cálcico, de aquellas otras de naturaleza arcillosa, contenidas en el cascajo. El proyecto desarrollado bajo estas directrices resultó finalmente en: 1) Una fase de lavado de gruesos mediante la instalación de un Cilindro Lavador para el tratamiento del cascajo. 2) Una fase de lavado de arenas mediante hidrociclón-escurridor, en dos etapas, diferenciando las arenas procedentes del cascajo, de las arenas procedentes de trituración. 3) Una fase de clarificación de aguas de lavado, con dos líneas independientes, una para el efluente del lavado de arenas procedentes del cascajo, conteniendo principalmente arcillas, y otra para el tratamiento del agua de lavado de arenas generadas en la trituración, conteniendo exclusivamente partículas finas de roca triturada 4) Una fase de filtración, con dos líneas independientes, una para las arcillas espesadas en el Clarificador de aguas de lavado del cascajo, y otra para los finos 3
espesados procedentes del Clarificador del agua de lavado de las arenas trituradas. El proyecto final representaba una inversión considerable, pero los resultados que se esperaba alcanzar lo justificaban plenamente. Además ello representaba seguir manteniendo la envidiable posición de la compañía en la ciudad de Guatemala, y extender la vida del yacimiento de caliza. La ejecución del proyecto dio comienzo durante el año 2008, y la planta se puso en marcha en enero del presente año 2009. A pesar de la complejidad del proceso, la planta entró en operación, produciendo áridos de calidad desde los primeros días, y en prácticamente un par de semanas se alcanzaba la producción de diseño, Figura 1. Fig. 1. Vista general Agregua Zona 6 incluyendo las nuevas instalaciones de lavado 2. LAVADO DE ESTÉRILES (CASCAJO) El proceso de la planta Zona 6 comienza en una etapa de alimentación primaria, compuesta por un alimentador-precribador y una machacadora de mandíbulas. El producto grueso del precribador es descargado en la machacadora primaria y el producto triturado obtenido es recogido por una cinta y enviado a un acopio intermedio desde donde posteriormente se alimentará a la etapa de trituración secundaria. 4
La fracción fina eliminada en el precribado es enviada a una criba donde se clasifica definitivamente a 100 mm. El producto grueso obtenido en este cribado, > 100 mm, es devuelto a la cinta que recoge la descarga de la trituradora primaria y la fracción fina estéril cascajo es recogida por una cinta de gran longitud que conduce el producto a un acopio pulmón desde donde se alimentará a la etapa de lavado de estériles de nueva instalación. Fig. 2. Agregua Zona 6. Área de trituración primaria La Figura 2 muestra el área descrita anteriormente: Al fondo la etapa de trituración primaria, a la izquierda la cinta y acopio del cascajo, de izquierda a derecha saliendo del túnel la cinta de alimentación al cilindro lavador, y en el centro detrás de la cinta citada, el acopio intermedio del producto generado por la primaria de mandíbulas. El lavado del cascajo representa el leit motiv de la nueva instalación, que está compuesta por un túnel localizado debajo del acopio provisto de dos alimentadoresextractores de velocidad regulable, una cinta de gran longitud que eleva el producto a 5
lavar hasta el cilindro, el propio cilindro lavador, y una criba vibrante provista de sistema de riego de agua a presión, que efectúa el aclarado final del árido grueso al mismo tiempo que lo clasifica en tres fracciones, Figura 3. Fig. 3. Lavado de estériles < 100 mm, cascajo, mediante Cilindro Lavador La criba citada entrega tres fracciones: una gruesa que es enviada directamente al triturador secundario de impacto, HSI (Horizontal Shaft Impactor), también equipo nuevo que formó parte de la nueva planta, una fracción intermedia que es enviada directamente a la criba de clasificación final, junto con la fracción fina de árido triturado procedente del triturador de impacto secundario, y una fracción de arena que es recogida junto con todo el agua aportada en el cilindro lavador y en el riego de la criba, en un grupo de bombeo que envía la pulpa a la fase de lavado de arenas, concretamente a un primer hidrociclón. El triturador secundario opera en circuito cerrado con una criba secundaria, de la cual se extrae el producto seco triturado que se envía a la criba terciaria final. 6
La criba final, también provista de sistema de riego con agua, produce la clasificación final de los áridos producidos en la planta, tanto los procedentes del triturador secundario HSI, como los procedentes del lavado del cascajo en el cilindro y criba. Las diferentes fracciones producidas son recogidas por cintas transportadoras y enviadas a su acopio final. El agua de riego de ésta última criba junto con las arenas producidas en la trituración, son enviadas a la fase de lavado de arenas, y específicamente a un segundo hidrociclón. 3. LAVADO DE ARENAS La fase de lavado de arenas consta de una doble etapa de lavado mediante hidrociclones. La arena procedente del lavado del cascajo, como se indicaba, es bombeada por un grupo de bombeo localizado debajo del cilindro lavador y la criba de clasificación hasta una primer hidrociclón, situado en las cercanías de la criba final de clasificación, el cual efectúa una eliminación de las arcillas y finos indeseables, operando a un tamaño de corte de 0.074 mm (200 mallas ASTM). La arena procedente de la trituración es recogida en una planta compacta de hidrociclonado, MLE, provista de un escurridor vibrante. En este caso, el hidrociclón empleado para el lavado de estas arenas es del mismo diámetro que el empleado en el lavado de las arenas de cascajo, pero con una configuración diferente que le permite operar a un tamaño menor de corte, 0.045 mm (325 mallas ASTM), ya que en este caso las partículas finas generadas en los procesos de trituración y molienda son de naturaleza calcárea, y resulta interesante recuperar el máximo contenido posible. Éste segundo hidrociclón debe tratar todas las arenas producidas en la planta. 7
La figura 4 muestra una vista del cuadro eléctrico de control de las etapas de lavado de gruesos y arenas, en el que pude apreciarse el diagrama de operación descrito. Fig. 4. Vista del armario, provisto de sistema de pesado y alimentadores ajustables Cabe decir que existe una molienda terciaría de las fracciones gruesas lavadas mediante un molino VSI para aumentar la producción de arena y equilibrar la producción de las fracciones gruesas de áridos de acuerdo a la demanda del mercado. Las arenas obtenidas del lavado en el primer hidrociclón son descargadas en la planta compacta de hidrociclonado, de modo que estas arenas sufren un segundo lavado, para, dado su mayor grado de suciedad, asegurar su calidad. Todas las arenas producidas son recogidas a la salida del escurridor de la planta compacta y enviadas a un acopio radial producido mediante una cinta apiladora giratoria, Figura 5. 8
Fig. 5. Lavado de arenas con dos etapas de hidrociclones y escurridor 4. CLARIFICACIÓN DE AGUAS DE LAVADO Como quiera que las partículas finas eliminadas por cada hidrociclón son de diferente naturaleza, estas son enviadas a diferentes Clarificadores, pues por un lado el comportamiento de los procesos de sedimentación de ambos sólidos es diferente, y por otro el producto espesado obtenido en la descarga de los clarificadores debe ser filtrado en diferentes filtros para poder acopiar los dos productos independientemente, ya que sus posibilidades de mercado son igualmente diferentes. El efluente del primer hidrociclón, conteniendo arcillas principalmente presenta una menor velocidad de sedimentación y al mismo tiempo precisa de un mayor aporte de floculante, lo cual se traduce en la necesidad de emplear un Clarificador de gran diámetro. 9
En cambio el efluente del segundo hidrociclón contiene partículas finas de roca que sedimentan fácilmente por lo que el Clarificador requerido es de menores dimensiones, y en este caso el aporte de floculante es mínimo. La Figura 6 muestra los dos Clarificadores, a la derecha el de mayores dimensiones para el tratamiento del efluente con arcillas. A la derecha pueden apreciarse los silos de almacenamiento del producto espesado por los clarificadores. Fig. 6. Tanques Clarificadores-Espesadores A pesar de la diferente naturaleza de los sólidos tratados en los dos clarificadores, durante la etapa de diseño y dimensionamiento de la planta, se llevaron a cabo numerosos ensayos para encontrar un único floculante para ambos equipos, a fin de simplificar el abastecimiento de este reactivo y la complejidad de los propios equipos de floculación. La preparación y dosificación de floculante a los dos tanques clarificadores se lleva a cabo mediante un equipo totalmente automático de nueva generación, provisto de dos bombas dosificadoras independientes, una para clarificador, Figura 7. 10
Fig. 7. Equipo de floculación Fig. 8. Bombas de agua Las aguas clarificadas de ambos tanques son enviadas a un depósito principal de agua, localizado a un costado de los mismos. En este depósito principal de agua se realiza el aporte de agua fresca, correspondiente al gasto de agua del proceso de lavado, que en esta planta es mínimo ya que al tratarse de un proceso integral el agua perdida corresponde exclusivamente a la humedad contenida en los áridos lavados, y en las tortas de los filtros. Las bombas de agua al proceso de lavado están instaladas en el propio depósito de agua, disponiéndose de dos bombas en operación y una de reserva, Figura 8. Es interesante mencionar que el gasto de agua constatado después de varios meses de operación ha resultado ser bastante inferior al estimado, lo que también ha supuesto una ayuda en la reducción de costos de operación y en la reducción del impacto ambiental de la instalación. 5. FILTRACIÓN DE LODOS La instalación de filtración de lodos consiste en cuatro silos de almacenamiento, interconectados por su boca de descarga inferior a una línea de distribución común 11
donde van conectadas tres bombas centrifugas que finalmente bombearan el lodo espeso a los tres filtros prensa de grandes dimensiones, lo que puede constituir posiblemente la mayor instalación de filtración de arcillas de Centroamérica, Figura 9. Fig. 9. Vista general de la etapa de filtrado con los 4 Silos y los 3 Filtros Prensa El producto espesado obtenido en el Clarificador pequeño de naturaleza calcárea, con un alto contenido de carbonato cálcico, es enviando mediante la bomba colocada en la descarga del tanque a uno de los cuatro silos, desde el cual posteriormente se bombeará a uno de los tres filtros prensa. Generalmente siempre se emplea el silo situado a la izquierda de la batería de cuatro, e igualmente se utiliza también se utiliza el Filtro de la izquierda. El lodo espeso obtenido en el Clarificador grande empleado para sedimentación de las arcillas del cascajo, es enviado a los otros tres silos restantes, desde los que se bombeará con las otras dos bombas a los otros filtros. 12
Independientemente de esto, en cualquier momento pueden enviarse las descargas de los clarificadores a cualquiera de los silos. Igualmente puede bombearse lodo de cualquiera de los silos a cualquier filtro prensa, pues todos los silos y filtros están interconectados, para flexibilizar la operación de filtrado y asegurar la continuidad de la operación de filtración, ante cualquier posible avería o parada de alguno de los equipos involucrados por necesidades de mantenimiento. Fig. 10. Vista de uno de los tres Filtros Prensa Los Filtros Prensa instalados, son totalmente automáticos y van provistos de 160 placas de Polipropileno de 1500 mm x 1500 mm, lo que permite asegurar una gran capacidad de filtración, necesaria para garantizar la operación global de la planta a los tonelajes de diseño e inclusive a valores mayores de los establecidos al momento de definir la planta, Figura 10. 13
6. CONCLUSIONES FINALES La solución llevada a cabo ha aportado múltiples ventajas a la operación: 1) Se simplificó la explotación selectiva en el yacimiento. 2) Se aumentó la capacidad de producción de la planta, pues todo el cascajo que antes era un producto estéril, pasó a ser un producto vendible. Al mismo tiempo al ampliar el tamaño del cascajo se redujo el tonelaje enviado a la trituradora primaria, lo que pudo compensarse aumentando la capacidad total de la planta 3) La producción de arena se incrementó notablemente, y muy especialmente su calidad y distribución granulométrica. 4) Se aseguró la calidad de todos los áridos producidos, mejorándose notablemente la calidad de las arenas. 5) Disminuyo notablemente el número de paradas por problemas de obstrucción en el precribado, lo que repercutió en la disponibilidad global de la planta. 6) Se redujeron enormemente los costes de manipulación del cascajo producido para su acopio final, permitiendo disponer del espacio actualmente requerido para su vertido final. 7) Se están recuperando para la venta los grandes volúmenes de cascajo acopiado durante años de operación lo que ha supuesto un ingreso adicional. Además el tratamiento del cascajo acumulado permite mantener la planta en producción aun cuando no se trate mineral bruto, bien sea por averías en las etapas de trituración primaria, o por problemas en la explotación del yacimiento. 8) Se ha logrado el aprovechamiento prácticamente total de los recursos naturales. La planta Zona 6 de Agregua, representa una excelente muestra de cómo inversiones importantes, pueden transformarse en beneficios. La posición de Agregua en el mercado se ha consolidado al producir áridos de altísima calidad, manteniendo en todo momento el control ambiental, e inclusive, minimizándolo, lo que representa la compatibilidad de 14
la actividad de extracción y producción de áridos con un Desarrollo Sostenible, tal y como demanda hoy día la Sociedad. La calidad ambiental de las instalaciones de Agregua Zona 6 ha mejorado notablemente al pasar de un proceso vía seca a un proceso vía húmeda, lo cual ha permitido incluir áreas ajardinadas dentro de zonas internas de la planta, mejorando la habitabilidad de la misma. Es un hecho, que la calidad de vida laboral de los operadores de la planta ha mejorado, y ello ha contribuido a lograr una mejor atmósfera de convivencia. Merece la pena destacar el espíritu optimista y positivo de los operadores que han demostrado ser los mayores interesados en mantener una operación limpia, que al mismo tiempo resulta más rentable para la compañía y consiguientemente para ellos mismos. La planta cuenta con un excelente sistema de iluminación que permite operar de noche con seguridad, Figura 10. Fig. 10. Vista general de la planta operando en turno de noche La planta Zona 6 es hoy día nombrada Ciudad Eral lo que nos llena de orgullo a todo el personal de las dos empresas, Agregua y Eral. Una demostración de los buenos resultados que pueden obtenerse del trabajo en equipo, y que confirma que Cliente y Suministrador tienen intereses comunes y no enfrentados. 15