ingeniería química práctica sólidos particulados el tamis que vibra aaa aaa aaa

8/17/2019 Ingeniería Química Práctica Sólidos Particulados el tamis que vibra aaa aaa aaa

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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

QUÍMICA Y AMBIENTAL

Grado en Ingeniería Química

3er Curso

Experimentación en Ingeniería Química

SÓLIDOS PARTICULADOS

Molienda y tamizado

CURSO 2015/2016


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3º Grado en Ingeniería Química Curso 2015-16EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA Sólidos particulados

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1. INTRODUCCIÓN

Los materiales sólidos se tratan en la industria química disgregados en

tamaños y formas muy variadas, y pueden encontrarse a elevadas temperaturas,o con distintos grados de humedad: Además, pueden ser abrasivos, frágiles o

explosivos.

Por otra parte, la discontinuidad de la masa del material trae consigo

discontinuidades en todas sus propiedades, lo que hace necesario los trabajos de

experimentación en laboratorio y/o en planta piloto dentro del estudio de las

operaciones con sólidos particulados.

En esta experiencia, se tratarán la molienda, el tamizado y el análisis

granulométrico de algunos sólidos, y se pondrá de manifiesto propiedades de las

partículas sólidas de carácter individual y otras que dependen del conjunto

(granel) de partículas sólidas.

2. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Para caracterizar el conjunto de partículas sólidas, además de obtener un

tamaño promedio de las partículas representativo, se debe disponer, al menos,

de los tamaños límites máximo y mínimo y el coeficiente de uniformidad .

En ocasiones la limitación de los tamaños máximo y mínimo es suficiente; enotros casos se llega a exigir que toda la curva granulométrica acumulada del

material se encuentre dentro de unos límites determinados.

3. TAMIZADO

Para obtener una distribución granulométrica es necesario clasificar el

material sólido en diferentes fracciones, según sean las especificaciones. El

tamizado es el sistema más utilizado en la industria para este fin.

Durante la operación de tamizado se vierten los sólidos a separar sobre una

superficie perforada o tamiz, que deja pasar las partículas pequeñas y retiene las

grandes.

Se pueden definir los siguientes conceptos:

Alimentación: Masa de sólido que se vierte sobre el tamiz.

Rechazo: Masa de sólido que queda (sale) sobre el tamiz.

Tamizado: Masa de sólidos que pasa (sale) a través el tamiz.

Gruesos: Fracción de sólido de tamaño mayor que la luz de tamiz. Finos: Fracción de sólido de tamaño menor que la luz de tamiz.


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La clasificación de partículas por tamizado admite dos procedimientos

generales que se designan como: sistema por p a s o y sistema por r e c h a z o .En el primer sistema, el material va pasando por tamices de luz cada vez mayor,

de manera que se va tamizando sucesivamente las corrientes de rechazo. En elsistema de clasificación por rechazo (Figura 1), la luz de los distintos tamices va

disminuyendo, y las corrientes que se tamizan son las de tamizado. Este es el

sistema que se usará en el laboratorio.

Figura 1. Sistema de tamizado por rechazo

4.

REDUCCIÓN DE TAMAÑO

En los procesos industriales se exige un determinado tamaño de partícula que

no suele coincidir con el material de que se dispone. Entonces, se debe reducir o

aumentar el tamaño de las partículas, según las necesidades de cada caso.

En la presente experiencia, se procederá a reducir el tamaño de un sólido

granular. La reducción de tamaño se realiza mediante esfuerzos de compresión,

cizallamiento, impacto o cortadura, y se puede distinguir entre dos tipos deequipos: trituradoras, que realizan una reducción gruesa de tamaño, y molinos,

que llevan a cabo reducción fina de tamaño (producto con tamaño inferior a un

milímetro).

Estos equipos pueden trabajar de forma discontinua y de forma continua.

Forma discontinua: cuando el molino se recarga de material y se cierrapara hacerlo girar, terminada esta operación, el molino se abrirá para a

continuación separar el material molido. Esta forma de trabajar se utiliza

en molinos pequeños de laboratorio.


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Forma continua: El molino se alimenta de forma continua por un extremoy simultáneamente se va descargando el mineral molido por el otro

extremo. La operación únicamente se detendrá para trabajos de

mantenimiento o recarga de elementos propios del molino. En laindustria química se suele trabajar de forma continua.

Estos equipos pueden trabajar en circuito abierto o circuito cerrado. Encircuito abierto, el material de alimentación pasa a través del molino de una sola

vez y todas las partículas se muelen hasta el tamaño máximo requerido. El

circuito cerrado consiste en volver a introducir en el molino aquello que no

cumple la especificación de tamaño impuesta. Para ello, se requiere un

clasificador asociado al molino, y un sistema de retorno al molino. La

alimentación a un molino de circuito cerrado es consecuentemente mayor en

cantidad que en un molino de circuito abierto.

Cociente de reducción

Se define como la relación existente entre el tamaño medio de la alimentación

DF y del producto final DP .

P

F

D

Dr [1]

Por sencillez y por costumbre, el tamaño medio suele definirse como la luz de

malla, expresada en milímetros, del tamiz que es atravesado por un ciertoporcentaje del material. Suele utilizarse con frecuencia el 80%.

Distribución granulométrica

Cuando el proceso de molienda se ha completado hasta que el producto

obtenido alcanza una distribución diferencial con un solo máximo, la distribución

acumulada se corresponde con bastante aproximación a la ley,

a

f D

Df w

[2]

en la que w es la fracción másica de material con tamaño menor que D; Df la luz

de malla por la que pasa una fracción f del producto y a un parámetro

característico del material y del proceso de molienda.

Tomando logaritmo en la ecuación anterior se tiene,

af D

f logDlogawlog [3]


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calcula el cociente de reducción, el diámetro medio equivalente (Dp), el tamaño

límite máximo (D95), mínimo (D5) y el coeficiente de uniformidad (C60/10).

Figura 2. Tamices acoplados sobre vibrotaamiz

Reducción de tamaño

El objetivo de esta experiencia es llevar a cabo la molienda de un material

sólido, tanto en circuito abierto (una única pasada por el molino), como en

circuito cerrado. Por ello es el método más frecuente. Se quiere ver la

distribución granulométrica del producto obtenido para circuito abierto y cerrado

y compararlas.

El problema que se plantea es la obtención de un producto cuyo tamaño

máximo sea menor que uno especificado, a partir de una alimentación cuya

granulometría se determinará mediante tamizado manual, y utilizando la

trituradora de mandíbula. Con este trabajo experimental se pretende poner de

manifiesto la diferencia entre la molienda en circuito abierto y en circuito

cerrado.

En primer lugar se llevará a cabo la molienda en circuito abierto (un solo

paso), ajustando la apertura de las mandíbulas de la trituradora al tamaño de

partícula deseado (p.e. el 10%). Se comprobará, mediante tamizado, que todo el

producto tiene un tamaño inferior al especificado y se dará el análisis

granulométrico del producto obtenido.


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A continuación, utilizando la misma alimentación que en el caso anterior, se

realizará la molienda en circuito cerrado (dos o más pasos). Para ello se ajustan

las mandíbulas con una apertura mayor que en el circuito abierto (p.e., primero

el 75%). Realizada la molienda se tamiza el producto obtenido, devolviendo elrechazo a la trituradora, esta vez ajustada a una menor apertura (p.e., el 50%, e

incluso el 25%). Se tamiza el nuevo producto y si de nuevo apareciera rechazo,

este se devuelve a la trituradora ajustada ahora a la misma apertura que en el

caso de circuito abierto. Se comprobará, mediante un nuevo tamizado que todo

el producto tiene un tamaño menor que el especificado. Finalmente se obtendrá

el análisis granulométrico del producto, y se compararán los resultados dados

por ambos circuitos.

Los resultados obtenidos se expresarán en forma de distribución de tamaños

diferencial y acumulada, usando tablas y representación gráfica. Asimismo, sellevarán a un gráfico doblemente logarítmico, obteniéndose el valor medio del

exponente a de la ley de distribución estudiada.

Se representarán las curvas de distribución acumulada de los productos

obtenidos por ambos sistemas, y se calcularán el diámetro medio equivalente,

los tamaños límites y el coeficiente de uniformidad, así como el cociente de

reducción.

Distribuciones granulométricas en forma tabular

TamizPeso tamiz

vací o (g)

Peso tamiz tras

tamizar (g)

Masa de muestra en

cadaFracción

%

T1+ Pt1 Pt1’ M1 = Pt1’ - Pt1 M1/*100

T2 Pt2 Pt2’ M2 = Pt2’ - Pt2 M2/*100

T3 Pt3 Pt3’ M3 = Pt3’ - Pt3 M3/*100

T4 Pt4 Pt4’ M4 = Pt4’ – Pt4 M4/*100

T5 Pt5 Pt5’ M5 = Pt5’ – Pt5 M5/*100

T6 Pt6 Pt6’ M6 = Pt6’ – Pt6 M6/*100

Cazuela Ptc Ptc’ Mc = Ptc’ - Ptc Mc/*100

+ T1 es el tamiz de mayor luz (= ¿masa inicial?) ¿100,00?

Dif erencial Acumulada (menor que)

Tamaño medio %

Tamaño D T1 M1/*100 T1 A1= 100 - M1/*100

(T1+T2)/2 M2/*100 T2 A2= A1 – M2/*100

(T2+T3)/2 M3/*100 T3 A3= A2 – M3/*100

(T3+T4)/2 M4/*100 T4 A4= A3 – M4/*100

(T4+T5)/2 M5/*100 T5 A5= A4 – M5/*100

(T5+T6)/2 M6/*100

T6 A6= A5 – M6/*100< T6/2 Mc/*100 Cazuela A6 – Mc/*100


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ANEXO I

Propiedades asociadas a una partícula

Densidad real ( S ). La correspondiente al sólido en cuestión.

Diámetro equivalente ( De ). Diámetro de la esfera de igual volumen que lapartícula.

Esfericidad ( ): Relación entre la superficie de la esfera de igual volumen y la

superficie de la partículap

eV

S

S

Superficie específica ( ap ): Relación entre la superficie de la partícula y su

volumenp

pp

V

Sa

Puede deducirse una relación entre esfericidad y superficie específica:

epDa

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Propiedades del sólido a granel

Densidad aparente ( B ): Relación entre la masa de partículas y el volumen totalocupado por las mismas.

Porosidad ( e ): Relación entre el volumen vacío y el volumen total ocupado por

las partículas.T

H

V

Ve

Se deduce una relación entre la porosidad, la densidad real y la densidad

aparente:

S

B1e

Tamaño límite máximo ( D95 ): Luz de malla del tamiz que es atravesado por el95% de las partículas.

Tamaño límite mínimo ( D5 ): Luz de malla del tamiz que es atravesado por el 5%de las partículas


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Coeficiente de uniformidad ( C60/10 ): Relación entre la luz de malla del tamiz por elque pasa el 60% de las partículas y la del que solo pasa el 10%

Diámetro medio equivalente: i

ie

D

x

1D

Superficie específica media: Relación entre la superficie total de las partículas yel volumen total ocupado por las mismas.

Para un solo tamaño de partículaeD

)e1(6a

Para una distribución de tamañoseD

)e1(6a

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