La Caolin

PRODUCCIÓN DE PARTÍCULAS MICROMÉTRICAS DE ARCILLAS CAOLINÍTICAS EMPLEANDO UN HIDROCICLÓN

Felipe Legorreta García1, Luis Abraham Rodríguez Vázquez1 Leticia E. Hernández Cruz1, Ma. Aurora Veloz Rodriguez1.

1 Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carretera Pachuca-Tulancingo Km 4.5, Mineral de la Reforma, Hidalgo, México.

profe_974@uaeh.edu.mx

RESUMEN.

Se estudia la eficiencia de separación de partículas de arcillas de caolín por medio de un hidrociclón. Las arcillas se reducen de tamaño utilizando quebradoras, posteriormente se atricionan en húmedo y finalmente se tamizan pasando el 100 % por la malla cuya abertura nominal es de 250 μm. Todo el material inferior a 250 μm se alimenta por bombeo a un hidrociclón. Se evalúa el efecto del porcentaje de sólidos del 8 al 12% y del flujo que se alimenta al hidrociclón de 5 a 12 Lmin-1 evaluando también la adición de dispersante. Se pone en evidencia que la combinación de los parámetros estudiados así como la adición de surfactante, son determinantes para incrementar la eficiencia de separación del hidrociclón. Los productos se caracterizaron por análisis de tamaño de partícula con rayo laser. Se obtuvo una eficiencia de separación del 90.7%, un tamaño de partícula promedio del 9.7 μm, correspondiente al producto obtenido por el vórtice material fino, con una capacidad de producción de 62.03 kgh-1.

ABSTRACT

Separation efficiency of particles kaolin clay with hydrocycloning equipment has been studied. Kaolin clay was reduced in size by crushers and wet attrition. Subsequently material was passed through the Tyler mesh No. 60. Material below 250 μm was fed by pumping to a hydrocyclone. The effect of solids concentration from 8 to 12 wt. %, the flow feed to hydrocyclone from 5 to 12 Lmin-1 and dispersant addition, were evaluated. It demonstrates that surfactant addition is crucial to increase the separation efficiency of the hydrocyclone. The products were characterized for particle size analysis by laser beam. Separation efficiency 90.7% was obtained. The product obtained by the vortex had average particle size of 9.7 μm, with a production capacity of 62.03 kgh-1.

INTRODUCCIÓN

El valor agregado del caolín está principalmente determinado por la blancura, la calidad y el tamaño. Entre más fino se presente el valor incrementa considerablemente. Para lograrlo se requiere de un procesamiento de reducción de tamaño y de clasificación. Los hidrociclones son ampliamente empleados desde hace más de un siglo principalmente para la separación de partículas de minerales cuyo interés económico son los metales [1,2]. Sin embargo el uso de los hidrociclones en la separación de arcillas es incomparable. Esta diferencia es atribuida a los tamaños que se manejan en cada proceso, del orden de milímetros para los minerales metálicos y de micrómetros para los no metálicos. Esta diferencia incide en las propiedades reológicas de la pulpa, así como en la disminución de las dimensiones del hidrociclón a saber: el diámetro de la parte cilíndrica, del vórtice y del ápice. Una de las principales ventajas de este equipo es el tiempo de residencia que puede ser inferior a los dos segundos [3], lo que permite altos volúmenes de producción. El incremento del número de aplicaciones a nivel industrial ha sido motivo para estudiar el efecto de las partículas dentro del hidrociclón con modelos matemáticos y programas especializados [3-7]. La trayectoria de las partículas y el efecto de su tamaño han sido estudiados por Shojaeefard y col. Los autores concluyen que el a un mayor tamaño de las partículas, se incrementa la eficiencia del hidrociclón [3]. Por otro lado Chin Yuan y col. [4] utilizaron partículas con una densidad de 1450 g mL-1 así como una presión de operación de 0.5 a 2 bar. Los autores demostraron que bajo estas condiciones, el incremento de la presión aumenta la eficiencia del equipo. Asimismo ponen en evidencia que el diámetro de las partículas es más significativo que la densidad de las mimas; no obstante, los resultados experimentales mostraron discrepancias con los obtenidos computacionalmente. Finalmente demuestran que las partículas inferiores a 6 micrómetros no son fáciles de tratar en la práctica por lo que la simulación también resulta complicada. Esta afirmación es compartida por Bain et al. quienes realizaron un amplio estudio de separación de arcillas de caolín con hidrociclones además manifestaron que la eficiencia de separación está muy relacionada con las dimensiones del vórtice y ápice del hidrociclón, y en menos grado el diámetro de la parte cilíndrica del mismo [5]. Esta última aseveración no es compartida por Huang y col. [6] quienes afirman que el diámetro es fundamental para la separación con hidrociclones.En una suspensión con partículas de tamaños inferiores a 10 micrómetros las cargas eléctricas de la superficie de las mismas, tienen un papel fundamental en la reología y por lo tanto en la separación entre ellas [8-14]. La carga superficial de la caolinita en suspensión es positiva en los bordes y negativa en los planos basales formando aglomerados [15-18]. Una manera de desaglomerar las partículas es adicionando algún tipo de surfactante que causa repulsión entre ellas debido a la conversión de cargas positivas de los bordes a cargas negativas.

Es bien conocido que el empleo de un surfactante, adsorbido a la superficie de la caolinita, tiene como resultado la repulsión entre las partículas y disminución de la viscosidad de la pulpa.

En este trabajo de investigación se estudia la eficiencia de la separación de partículas con un hidrociclónevaluando su velocidad de, la variación del porcentaje de sólidos de la pulpa alimentada y la adición del surfactante.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El material fue proporcionado por la empresa Molinos y Moliendas de Pachuca, material sin ningún proceso, es decir tal y como llega de la mina. La preparación mecánica ya fue descrita anteriormente por Legorreta el al. [18]. Con el objetivo de desintegrar los terrones de material arcilloso, la preparación mecánica de la arcilla inició con reducción de tamaños, mediante una quebradora de quijadas y una trituradora de rodillos, para posteriormente colocar el mineral triturado en una celda de atrición adicionando agua corriente, a fin de formar una solución al 45 % de sólidos.

La pulpa se agitó a 300 rpm durante 15 minutos; se utilizó el aditamento de atricionado (con un eje de doble

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