Cribado mecánico

El cribado mecánico , a menudo llamado simplemente cribado , es la práctica de tomar material mineral granulado o triturado y separarlo en múltiples grados según el tamaño de partícula .

Esta práctica ocurre en una variedad de industrias, como la minería y el procesamiento de minerales , la agricultura, la farmacéutica, la alimentación, los plásticos y el reciclaje.

Un método para separar partículas sólidas únicamente en función del tamaño se denomina cribado.

El cribado se divide en dos categorías generales: cribado en seco y cribado en húmedo. De estas categorías, el cribado separa un flujo de material en grados, que luego se procesan para obtener un producto intermedio o un producto terminado. Además, las máquinas se pueden clasificar en cribas móviles y cribas estáticas, así como en función de si las cribas son horizontales o inclinadas.

La industria minera y de procesamiento de minerales utiliza el cribado para una variedad de aplicaciones de procesamiento. Por ejemplo, después de extraer los minerales, el material se transporta a una trituradora primaria. Antes de triturarlos, los cantos rodados grandes se descascarillan en una zaranda con una malla protectora de 0,25 pulgadas (6,4 mm) de espesor. Más adelante, después de triturarlos, el material puede pasar a través de mallas con aberturas o ranuras que se van haciendo cada vez más pequeñas. Finalmente, el cribado se utiliza para realizar una separación final y producir productos comercializables según un grado o un rango de tamaño.

Una máquina de cribado consta de un motor que induce vibración, un medio de cribado que provoca la separación de partículas y una plataforma que sostiene el medio de cribado y el motor y es el modo de transporte de la vibración.

Existen factores físicos que hacen que el cribado sea práctico. Por ejemplo, la vibración, la fuerza g , la densidad del lecho y la forma del material facilitan la velocidad de corte. Las fuerzas electrostáticas también pueden obstaculizar la eficiencia del cribado, ya que atraen agua y provocan atascos o taponamientos, o el material muy seco genera una carga que hace que se atraiga hacia la propia criba.

Como en cualquier proceso industrial, existe un grupo de términos que identifican y definen qué es el cribado. Términos como cegamiento, contaminación, frecuencia, amplitud y otros describen las características básicas del cribado, y esas características a su vez dan forma al método general de cribado en seco o en húmedo.

Además, la forma en que se hace vibrar una plataforma diferencia las pantallas. Los diferentes tipos de movimiento tienen sus ventajas y desventajas. Además, los tipos de medios también tienen sus diferentes propiedades que generan ventajas y desventajas.

Por último, existen cuestiones y problemas asociados con el cribado. El desgarro, la contaminación, la ceguera y la humectación de la pantalla afectan la eficiencia del cribado.

• Vibración : ya sea vibración sinusoidal o vibración giratoria .
  • La vibración sinusoidal se produce en un plano inclinado respecto de la horizontal. La vibración sigue un patrón de onda determinado por la frecuencia y la amplitud.
  • La vibración giratoria se produce en un plano cercano al nivel en ángulos bajos en un movimiento alternativo de lado a lado.
• Gravedad : esta interacción física se produce después de que el material es arrojado desde la pantalla, lo que hace que caiga a un nivel inferior. La gravedad también atrae las partículas a través del medio de la pantalla.
• Densidad : La densidad del material se relaciona con la estratificación del material.
• Fuerza electrostática: esta fuerza se aplica al tamizado cuando las partículas están extremadamente secas o húmedas.

Como ocurre con cualquier entidad mecánica y física, existen términos científicos, industriales y de uso común. A continuación, se incluye una lista parcial de términos asociados con el cribado mecánico.

• Amplitud: es una medida de la tela de la pantalla a medida que alcanza su punto más alto y desciende hasta su punto más bajo. Se mide en múltiplos de la constante de aceleración g ( fuerza g ).
• Aceleración: aceleración aplicada a la malla de la pantalla para superar las fuerzas de van der Waals
• Cegamiento: Cuando el material se introduce en las ranuras abiertas de la tela de la pantalla e impide que el material desbordante caiga a través de ellas. ^[1]
• Cepillado: este procedimiento lo realiza un operador que utiliza un cepillo para cepillar la tela de la pantalla para desalojar la abertura obstruida.
• Contaminación: se trata de material no deseado en un grado determinado. Esto ocurre cuando hay material de tamaño superior o inferior al corte o grado. Otro tipo de contaminación es la contaminación por cuerpos extraños.
  • La contaminación por sobredimensionamiento ocurre cuando hay un orificio en la malla de manera que el orificio es más grande que el tamaño de la malla de la malla. Otros casos en los que se produce sobredimensionamiento es cuando el material se desborda y cae en la pendiente desde arriba, o cuando la malla de la malla instalada es incorrecta.
  • La contaminación por finos se produce cuando grandes secciones de la malla de la pantalla quedan obstruidas y el material que fluye sobre la pantalla no pasa a través de ella. Los finos quedan entonces retenidos en la clasificación.
  • La contaminación por cuerpos extraños es un material no deseado que difiere del material virgen que pasa por la criba. Puede ser cualquier cosa, desde ramas de árboles, pasto, escoria de metal hasta otros tipos y composiciones minerales. Esta contaminación ocurre cuando hay un orificio en la criba de desbaste o la mineralogía o composición química de un material extraño difiere del material virgen.
• Plataforma: una plataforma es un armazón o aparato que mantiene la tela de la pantalla en su lugar. También contiene el mecanismo de cribado. Puede contener múltiples secciones a medida que el material se desplaza desde el extremo de alimentación hasta el extremo de descarga. Las plataformas múltiples son plataformas de cribado colocadas en una configuración en la que hay una serie de plataformas unidas verticalmente e inclinadas en el mismo ángulo que las plataformas anteriores y superiores. Las plataformas múltiples a menudo se denominan plataforma simple, plataforma doble, plataforma triple, etc.
• Frecuencia: se mide en hercios (Hz) o revoluciones por minuto (RPM). La frecuencia es la cantidad de veces que la tela de la pantalla alcanza picos y valles sinusoidales en un segundo. En el caso de un movimiento de cribado giratorio, es la cantidad de revoluciones que dan las pantallas o la plataforma de cribado en un intervalo de tiempo, como las revoluciones por minuto (RPM).
• Graduación, clasificación: también llamada "corte" o "corte". Dado un material de alimentación en un estado inicial, el material puede definirse como que tiene una distribución de tamaño de partícula. La clasificación consiste en eliminar el material de tamaño máximo y el material de tamaño mínimo mediante la selección de la malla. ^[2]
• Medio de pantalla (tela de pantalla): es el material definido por el tamaño de la malla, que puede estar hecho de cualquier tipo de material, como acero, acero inoxidable, compuestos de caucho, poliuretano, latón, etc. ^[3]
• Agitador: conjunto completo de cualquier tipo de máquina de cribado mecánico.
• Estratificación: este fenómeno se produce cuando la vibración pasa a través de un lecho de material. Esto hace que el material grueso (más grande) se eleve y el material más fino (más pequeño) descienda dentro del lecho. El material en contacto con la tela de la pantalla cae a través de una ranura o tapa la ranura o entra en contacto con el material de la tela y es arrojado desde la tela para caer al siguiente nivel inferior. ^[4]
• Malla: cantidad de ranuras abiertas por pulgada lineal. La malla se organiza en múltiples configuraciones. La malla puede tener un patrón cuadrado, un patrón rectangular con ranuras largas, un patrón circular o un patrón de diamante. ^[5]
• Escalpado, descascarillado: este es el primer corte del material entrante con la suma de todos sus grados. El descascarillado consiste en eliminar las partículas de mayor tamaño. Esto incluye partículas enormemente grandes en relación con el tamaño de las demás partículas. El descascarillado también limpia el material entrante de la contaminación por cuerpos extraños, como ramitas, basura, vidrio u otro material no deseado de gran tamaño.

Existen varios tipos de equipos de cribado mecánico que provocan segregación. Estos tipos se basan en el movimiento de la máquina a través de su accionamiento por motor.

• Equipo vibratorio de lanzamiento circular: este tipo de equipo tiene un eje excéntrico que hace que el marco del agitador se tambalee en un ángulo determinado. Esta acción de tambaleo literalmente lanza el material hacia adelante y hacia arriba. A medida que la máquina regresa a su estado base, el material cae por gravedad a un nivel físicamente inferior. Este tipo de cribado también se utiliza en operaciones mineras para material de gran tamaño con tamaños que van desde seis pulgadas hasta +20 mesh. ^[6]
• Equipo vibratorio de alta frecuencia: este tipo de equipo acciona únicamente la tela de la pantalla. A diferencia del equipo anterior, el marco del equipo es fijo y solo vibra la pantalla. Sin embargo, este equipo es similar al anterior, ya que aún expulsa material y permite que las partículas caigan en cascada por la tela de la pantalla. Estas pantallas son para tamaños menores a 1/8 de pulgada hasta +150 mesh. ^[7]
• Equipo giratorio: este tipo de equipo se diferencia de los dos anteriores en que la máquina gira en un movimiento circular en un plano casi nivelado y con ángulos bajos. El mecanismo de accionamiento es una caja de engranajes excéntrica o pesos excéntricos.

  

• Tamices de tambor: no requieren vibración, sino que el material se introduce en un tambor giratorio horizontal con paneles de tamiz alrededor del diámetro del tambor.

Una mejora de las cribas vibratorias, lineales y de vibración, una criba de tambor utiliza una acción elíptica que ayuda a cribar incluso material muy fino. Al igual que en la búsqueda de oro, las partículas finas tienden a permanecer hacia el centro y las más grandes van hacia el exterior. Permite la segregación y descarga la superficie de la criba para que pueda hacer su trabajo de manera efectiva. Con la adición de múltiples plataformas y plataformas de limpieza de bolas, incluso los productos difíciles se pueden cribar a alta capacidad para separaciones muy finas. ^[8]

El equipo vibratorio de movimiento circular es un vibrador o una serie de vibradores en los que el accionamiento hace que toda la estructura se mueva. La estructura se extiende hasta un recorrido o longitud máximos y luego se contrae hasta un estado base. Un patrón de resortes se ubica debajo de la estructura donde se produce la vibración y la absorción de impactos a medida que la estructura regresa al estado base.

Este tipo de equipo se utiliza para partículas muy grandes, que van desde el tamaño de guijarros hasta el de rocas grandes. También está diseñado para una producción de gran volumen. Como separador, este agitador permitirá que el material de gran tamaño pase y caiga en una trituradora, como una trituradora de cono, una trituradora de mandíbula o un molino de martillos. El material que pasa por la criba evita la trituradora y se transporta y se combina con el material triturado.

Este equipo también se utiliza en procesos de lavado, ya que al pasar el material por debajo de las barras rociadoras, el material más fino y el material extraño se eliminan a través de la criba. Este es un ejemplo de cribado en húmedo.

El equipo de tamizado vibratorio de alta frecuencia es un agitador cuyo marco es fijo y el accionamiento hace vibrar solo la tela del tamiz. El equipo de vibración de alta frecuencia es para partículas que se encuentran en este rango de tamaño de partícula de 1/8 in (3 mm) hasta una malla +150. Los tamices vibratorios tradicionales tienen dificultades para realizar separaciones en tamaños como 44 micrones. Al mismo tiempo, otros tamices de alta energía como la tecnología de tamizado avanzada de Elcan Industries permiten separaciones mucho más finas, hasta 10 um y 5 um, respectivamente.

Estos agitadores generalmente realizan un corte secundario para un procesamiento posterior o realizan un corte del producto terminado.

Estos agitadores suelen estar colocados en un ángulo pronunciado con respecto al plano horizontal. Los ángulos varían de 25 a 45 grados con respecto al plano horizontal.

Este tipo de equipo tiene un mecanismo excéntrico o pesas que hacen que el agitador se desplace en una trayectoria orbital. El material rueda sobre la pantalla y cae con la inducción de la gravedad y los cambios de dirección. Las bolas y bandejas de goma proporcionan un medio mecánico adicional para hacer que el material caiga. Las bolas también proporcionan una acción de lanzamiento para que el material encuentre una ranura abierta por donde caer.

El agitador se coloca en un ángulo poco profundo con respecto al plano horizontal. Por lo general, no más de 2 a 5 grados con respecto al plano horizontal.

Este tipo de vibradores se utilizan para realizar cortes muy limpios. Por lo general, el material final cortado no contendrá partículas de gran tamaño ni contaminación por partículas finas.

Estos agitadores están diseñados para obtener la máxima calidad posible al costo de una velocidad de alimentación reducida.

Las cribas de tambor tienen un tambor giratorio en un ángulo poco profundo con paneles de cribado alrededor del diámetro del tambor. El material de alimentación siempre se asienta en el fondo del tambor y, a medida que el tambor gira, siempre entra en contacto con la criba limpia. El material de gran tamaño se desplaza hasta el final del tambor, ya que no pasa por la criba, mientras que el material de tamaño inferior pasa por la criba hacia un canal que se encuentra debajo.

Existen muchas formas de instalar los medios de cribado en una plataforma de caja de cribado (plataforma vibratoria). Además, el tipo de sistema de fijación influye en las dimensiones de los medios.

La tela de pantalla tensada mide típicamente 4 pies de ancho o de largo de la máquina de cribado, dependiendo de si la plataforma está tensada de lado o de extremo. La tela de pantalla para plataformas tensadas se puede hacer con ganchos y se fija con rieles de sujeción atornillados a ambos lados de la caja de la pantalla. Cuando se aprietan los pernos del riel de sujeción, la tela se tensa o incluso se estira en el caso de algunos tipos de medios de cribado autolimpiantes. Para garantizar que el centro de la tela no golpee repetidamente la plataforma debido al agitador vibratorio y que la tela se mantenga tensa, se colocan barras de soporte a diferentes alturas en la plataforma para crear una curva de corona de gancho a gancho en la tela. ^[9] La tela de pantalla tensada está disponible en varios materiales: acero inoxidable, acero con alto contenido de carbono y alambres de acero templados en aceite, así como caucho moldeado o poliuretano y pantallas híbridas (una tela de pantalla autolimpiante hecha de caucho o poliuretano y alambres de metal).

Por lo general, los equipos de cribado de tipo vibratorio emplean marcos de tamiz circulares rígidos a los que se fija una malla de alambre tejido. Los métodos convencionales de producción de tamices de malla tensada han dado paso en los últimos años a la unión, mediante la cual la malla ya no se tensa y queda atrapada entre el cuerpo del marco del tamiz y el anillo de sujeción; en cambio, los avances en las tecnologías adhesivas modernas han permitido que la industria adopte adhesivos estructurales de alta resistencia para unir la malla tensada directamente a los marcos. ^[10]

Los medios de cribado modulares son típicamente de 1 pie de ancho por 1 o 2 pies de largo ^[11] (4 pies de largo para ISEPREN WS 85 ^[12] ) de paneles de poliuretano o caucho reforzados con acero. Se instalan en una plataforma plana (sin corona) que normalmente tiene una superficie más grande que una plataforma tensada. Este diseño de superficie más grande compensa el hecho de que los medios de cribado modulares de caucho y poliuretano ofrecen menos área abierta que la tela metálica. A lo largo de los años, se han desarrollado numerosas formas de unir los paneles modulares a los largueros (vigas) de la plataforma de cribado. ^[13] Algunos de estos sistemas de fijación han sido o están actualmente patentados. ^[14] Los medios de cribado autolimpiantes también están disponibles en este sistema modular. ^[15]

Existen varios tipos de medios de pantalla fabricados con diferentes tipos de materiales que utilizan los dos tipos comunes de sistemas de fijación de medios de pantalla, tensados ​​y modulares.

La tela metálica tejida, que normalmente se fabrica a partir de acero inoxidable, se emplea habitualmente como medio de filtración para tamizar en una amplia gama de industrias. La mayoría de las veces se teje con un tejido liso o un tejido de sarga para las mallas más ligeras; las aberturas se pueden producir a partir de unos pocos micrones (por ejemplo, 25 micrones), empleando alambres con diámetros de tan solo 25 micrones. Un tejido de sarga permite tejer una malla cuando el diámetro del alambre es demasiado grueso en proporción a la abertura. Otros tejidos menos comunes, como el holandés/Hollander, permiten la producción de mallas más fuertes y/o con aberturas más pequeñas.

En la actualidad, las telas metálicas se tejen siguiendo estrictas normas internacionales, como la ISO1944:1999 ^[16], que dicta la tolerancia aceptable en cuanto al número nominal de mallas y las imperfecciones. El número nominal de mallas, por el que se define generalmente la malla, es una medida del número de aberturas por pulgada lineal, que se determina contando el número de aberturas desde el centro de un alambre hasta el centro de otro alambre a una pulgada lineal de distancia. ^[17] Por ejemplo, una malla 2 tejida con un alambre de 1,6 mm de diámetro tiene una abertura de 11,1 mm (véase la imagen siguiente de una malla 2 con un rizado intermedio). La fórmula para calcular la abertura de una malla, con un número de mallas y un diámetro de alambre conocidos, es la siguiente:

${\displaystyle a=\left({\frac {25.4}{b}}\right)-c}$

donde a = apertura, b = número de mallas y c = diámetro del alambre.

Se pueden realizar otros cálculos con respecto a la tela/malla de alambre tejida, incluida la determinación del peso y del área abierta. ^[18] Cabe destacar que los diámetros de los alambres a menudo se mencionan por su calibre de alambre estándar (swg); por ejemplo, un alambre de 1,6 mm es un swg de 16.

Tradicionalmente, la tela de la pantalla se hacía con alambres de metal tejidos con un telar. ^{[19] [20] [21]} Hoy en día, la tela tejida todavía se usa ampliamente principalmente porque es menos costosa que otros tipos de medios de pantalla. Con el paso de los años, se han desarrollado diferentes técnicas de tejido; ya sea para aumentar el porcentaje de área abierta o agregar vida útil. La tela tejida de apertura ranurada ^[22] se utiliza donde la forma del producto no es una prioridad y donde los usuarios necesitan un mayor porcentaje de área abierta. La tela tejida de parte superior plana ^[23] se utiliza cuando el consumidor desea aumentar la vida útil. En el alambre tejido regular, los rizos (nudillos en los alambres tejidos) se desgastan más rápido que el resto de la tela, lo que resulta en una rotura prematura. En el alambre tejido de parte superior plana, la tela se desgasta de manera uniforme hasta que se desgasta la mitad del diámetro del alambre, lo que resulta en una vida útil más larga. Desafortunadamente, la tela tejida de parte superior plana no se usa ampliamente debido a la falta de rizos que causa una reducción pronunciada de finos que pasan, lo que resulta en un desgaste prematuro de las trituradoras.

En una planta de trituración y cribado, las placas perforadas o punzonadas ^[24] se utilizan principalmente en cribas vibratorias de cribado, después de que los productos crudos pasan por barras grizzly. ^[25] Probablemente instaladas en una plataforma tensada, las placas perforadas ofrecen una excelente vida útil para aplicaciones de alto impacto y alto flujo de material.

Los medios de cribado sintéticos se utilizan cuando la vida útil es un problema. Los grandes productores, como las minas o las grandes canteras, los utilizan para reducir la frecuencia con la que es necesario detener la planta para realizar el mantenimiento de la plataforma de cribado. El caucho también se utiliza como material de cribado de alto impacto y muy resistente que se utiliza en la plataforma superior de una criba de cribado. Para competir con la fabricación de medios de cribado de caucho, los fabricantes de poliuretano desarrollaron medios de cribado con una dureza Shore más baja. Para competir con los medios de cribado autolimpiantes que todavía están disponibles principalmente en tela tensada, los fabricantes de medios de cribado sintéticos también desarrollaron paneles de cribado de membrana, paneles de apertura ranurada y paneles de apertura de diamante. Debido al ángulo de desmoldeo de 7 grados, los usuarios de medios de cribado de poliuretano pueden experimentar cambios en la granulometría del producto durante la vida útil del panel. ^[26]

Los medios de cribado autolimpiantes fueron diseñados inicialmente para resolver los problemas de cegamiento, obstrucción y atascamiento de la tela de cribado. La idea era colocar alambres ondulados uno al lado del otro sobre una superficie plana, creando aberturas y luego, de alguna manera, sujetándolos juntos sobre las barras de soporte (barras de corona o barras de bucker). Esto permitiría que los alambres vibraran libremente entre las barras de soporte, evitando el cegamiento, la obstrucción y el atascamiento de la tela. Inicialmente, los alambres longitudinales ondulados sobre la tela autolimpiante se mantenían juntos sobre barras de soporte con alambre tejido. ^[27] En los años 50, algunos fabricantes comenzaron a cubrir los alambres transversales tejidos con masilla o caucho para evitar el desgaste prematuro de los engarces (nudillos en los alambres tejidos). Uno de los productos pioneros en esta categoría fue ONDAP GOMME fabricado por el fabricante francés Giron. ^[28] A mediados de los años 90, Major Wire Industries Ltd., un fabricante de Quebec, desarrolló una tela de cribado autolimpiante "híbrida" llamada Flex-Mat, sin alambres transversales tejidos. ^[29] En este producto, los alambres longitudinales ondulados se mantienen en su lugar mediante tiras de poliuretano. En lugar de bloquear (impedir) la vibración sobre las barras de soporte debido a los alambres transversales tejidos, las tiras de poliuretano reducen la vibración de los alambres longitudinales sobre las barras de soporte, lo que permite la vibración de gancho a gancho. ^[30] Major Wire rápidamente comenzó a promover este producto como una pantalla de alto rendimiento que ayudaba a los productores a tamizar más material dentro de las especificaciones por un menor costo y no simplemente como una solución a los problemas. ^[31] Afirmaron que los alambres vibratorios independientes ayudaron a producir más producto en comparación con una tela de alambre tejido con la misma abertura (apertura) y diámetro de alambre. Este mayor rendimiento sería un resultado directo de la mayor frecuencia de vibración de cada alambre independiente de la tela de la pantalla (calculada en hercios ) en comparación con la vibración del agitador (calculada en RPM ), acelerando la estratificación del lecho de material. Otro beneficio que ayudó al aumento del rendimiento es que los medios de pantalla híbridos autolimpiantes ofrecían un mejor porcentaje de área abierta que los medios de pantalla de alambre tejido. Debido a su superficie plana (sin nudillos), los medios de pantalla autolimpiantes híbridos pueden utilizar un diámetro de alambre más pequeño para la misma apertura que el alambre tejido y aún así duran tanto, lo que resulta en un mayor porcentaje de apertura.

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