Desintegración mecánica de sólidos y tamizado

Desintegración mecánica de sólidos y tamizado

Conceptos generales

Reducción de tamaño: Es una operación unitaria destinada a la generación de partículas cuya área superficial se ve aumentada.

1. La compresión se usa para reducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes.
2. El impacto produce tamaños gruesos, medianos y finos.
3. La frotación o cizalla, produce partículas finas.
4. El cortado se usa para obtener tamaños prefijados.

Algunas técnicas para la reducción de tamaño, se tienen:

a) Lixiviación, esto quiere decir que no sólo se aumenta la velocidad de extracción con la reducción de tamaño y aumenta el área de contacto entre solvente y sólido, sino que también se reduce la distancia que el solvente tiene que penetrar en la partícula para llegar a las bolsas más remotas del soluto.

El material soluble contenido en una mezcla con un sólido inerte se diluye en un disolvente líquido. El material disuelto o soluto se puede recuperar posteriormente por evaporación o cristalización.

b) Secado de sólidos porosos, esto se da cuando hay reducción de tamaño, causa un aumento del área y una reducción de la distancia que la humedad debe viajar dentro de la partícula para alcanzar la superficie.

c) Dispersión de un sólido en un líquido o en otro sólido molido, es muy requerida en la Industria de los colorantes, alimenticia y plásticos reforzados.

d) Hay muchas industrias donde lo principal es la reducción de sus partículas para un determinado proceso, algunas empresas como: la de los minerales, fertilizantes y fosfatos, etc.

Molienda: La   molienda   es   una   operación   unitaria   que   reduce   el   volumen   promedio   de   las partículas   de   una   muestra   sólida.   La   reducción   se   lleva   a   cabo   dividiendo   o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado.

La elutriación: este método se basa también en la velocidad de sedimentación de la partícula.

 Magnética: es la fuerza coercitiva de un producto paramagnético tal como la magnetita, es directamente proporcional a la superficie específica cualquiera que sea su forma geométrica.

 Tamizado: es el método más sencillo para la clasificación granulométrica en el laboratorio y consiste en pasar el material sucesivamente por una serie de tamices o cedazos que posean orificios o mallas progresivamente decrecientes.

El tamiz: Quiere decir que una superficie con perforaciones uniformes por donde pasara parte del material y el resto será retenida por él.

Tipos de desintegradores

Reducción del tamaño

Todas las formas en que pueden romperse o cortarse en fragmentos más pequeños las partículas de los sólidos se conocen como reducción del tamaño, dicho método también incrementa la reactividad de los sólidos y mediante esto es posible realizar por medios mecánicos la separación de ingredientes no deseados, también es posible reducir el tamaño de materiales fibrosos, esto con el fin de hacer más fácil su tratamiento, además facilita el depósito de desperdicios.

Los productos comerciales deben cumplir con especificaciones estrictas respecto a su tamaño y en algunos casos a la forma de las partículas que contiene. Durante los procesos industriales, la reducción de tamaño de sólidos es posible llevarla a cabo por diversos métodos y con distintos fines.

Los sólidos es posible romperlos de varias formas, pero comúnmente se utilizan la compresión, el impacto, la frotación o rozamiento y el corte, en los equipos de reducción de tamaño. La compresión es utilizada para la reducción gruesa de sólidos duros, lo que da lugar a partículas con pocos finos. El impacto por su parte genera productos sea gruesos, medios o finos.

En el caso de la frotación el resultado son productos muy finos obtenidos a partir de materiales blandos no abrasivos. Y el corte da lugar a tamaños definidos de partículas en algunas ocasiones hasta con forma definida, con muy pocos o con nada de finos.

Por otra parte, la trituradora y la molienda tienen como objetivo la producción de pequeñas partículas a partir de otras partículas más grandes. Las partículas más pequeñas son codiciadas por su gran superficie, así como por su forma, su tamaño y número.

Algunas máquinas, especialmente de la clase de molinos, son diseñadas para controlar el tamaño de las partículas más grandes en sus productos, pero las partículas más finas no están bajo control; y en algunos tipos de molinos, los finos se reducen a un mínimo, pero no hay una completa eliminación de estos.

En un producto triturado, la relación de los diámetros de las partículas más grandes y más pequeñas es del orden de 10, esto a causa de la variación extrema que existe en los tamaños de las partículas individuales.

En la trituración y en la molienda el costo energético es más elevado, por lo que resulta muy importante controlar dichos costos. En lo relativo al principio de conservación de energía, todas las energías de tensión en exceso de la superficie nueva que se va a crear deben aparecer como calor.

Cabe resaltar que la reducción de tamaño es unas de las operaciones con menor eficiencia desde el punto de vista energético, ya que se ha demostrado mediante estudios de laboratorio que menos del 1% de la energía liberada de los sólidos en la trituración, se utiliza para crear una superficie nueva; el resto se disipa en forma de calor.

Una forma realista de estimar la energía requerida para la trituración y la molienda es mediante la Ley de Bond, quien postuló que “el trabajo requerido para formar partículas de tamaño Dp a partir de alimentaciones muy grandes es proporcional a la raíz cuadrada de la relación de la superficie al volumen del producto sp/vp, descrito lo anterior mediante la ecuación:

Donde Kb es una constante que depende del tipo de máquina y del material a triturar.

Equipo para la reducción de tamaño

Trituradores: realizan el trabajo pesado de romper en pequeños pedazos las piezas grandes de materiales sólidos.

Entre los trituradores tenemos:

1. Trituradores de mandíbulas: se alimenta por dos mandíbulas colocadas formando una “V” abierta en la parte superior; una de ellas está fija mientras que la otra oscila en el plano horizontal y tritura los grandes trozos de material que está atrapado entre las mandíbulas.

1. Trituradores giratorios: un cabezal cónico de trituración gira dentro de una carcasa con forma de embudo; los sólidos atrapados entre el cabezal y la coraza se quiebran una y otra vez hasta que salen por el fondo.

1. Trituradores de rodillos lisos: están limitados por el tamaño de partícula que pueda ser atrapada por los rodillos y que fluctúan en tamaños que van desde los 12 a los 75 mm.

1. Trituradores de rodillos dentados: las caras de los rodillos presentan rugosidades, barras de quebrado o dientes, además puede contener dos rodillos o solamente uno que trabaja contra una placa quebradora curva. Su funcionamiento es por compresión, impacto y corte y no solamente por compresión; por lo que no presentan el problema de agarre inherente a los rodillos lisos.

Molinos: reducen el producto del triturado hasta llegar a formar un polvo.

Entre los molinos comerciales existen:

1. Molinos de martillos e impactores: las partículas se rompen por una serie de martillos giratorios acoplados a un disco rotor y posteriormente se proyectan contra la placa yunque estacionaria situada dentro de la coraza, rompiéndose de este modo en trozos más pequeños.

El impactor se parece a un molino de martillos para servicio pesado, pero no contiene rejilla o tamiz. En este las partículas se rompen exclusivamente por impacto, sin la acción de pulverización que ofrece el molino de martillos.

1. Molinos de rodillos: los sólidos son atrapados y triturados entre rodillos cilíndricos verticales y un gran anillo. El producto es desplazado fuera del molino por medio de una corriente de aire hacia un separador-clasificador que devuelve al molino las partículas que superan el tamaño deseado.

1. Molino de atrición (desgaste): las partículas de sólidos blandos son frotadas entre las caras planas estriadas de unos discos rotatorios. En el molino simple uno de los discos es estacionario y la otra gira, en las de doble rotación ambos giran velozmente y en sentido contrario.

1. Molinos de volteo: consiste en una carcasa cilíndrica que gira muy lento alrededor de un eje horizontal.

[pic 1]

Molinos de ultrafino: a este ingresan partículas no mayores a 6mm y genera producto de 1 a 50 µm.

Entre los molinos de ultrafino están:

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