Introducción
El lignito es un carbón blando de baja calidad formado a partir de turba comprimida. También conocido como carbón marrón, el lignito tiene un bajo valor calorífico debido a su bajo contenido de carbono y se suele utilizar para la generación de electricidad. También puede utilizarse para la generación de gas natural sintético, para la producción de fertilizantes y, en el propio fertilizante, para la calefacción doméstica y para otros diversos productos y procesos.
Aunque el lignito tiene sus usos, a menudo se considera un contaminante en los productos de construcción, concretamente, en la arena para hormigón. La presencia de lignito en la arena para hormigón puede causar problemas estructurales y estéticos en el producto final.
Problemas con el lignito en el hormigón
El lignito es más ligero que los áridos que componen el hormigón, por lo que sube a la superficie cuando este se endurece. Esto puede causar dos problemas principales: manchas y saltaduras.
Las manchas se deben al color marrón del lignito, que puede manchar la superficie del producto de hormigón acabado. Las manchas pueden ser leves o graves, dependiendo del nivel de contaminación del lignito. Esto no es necesariamente un problema en todas las aplicaciones de construcción que utilizan hormigón, pero en aquellas en las que el aspecto de la superficie de hormigón es importante, las manchas de lignito pueden resultar antiestéticas.
Las saltaduras son más preocupantes que las manchas, ya que pueden interferir en la integridad estructural del hormigón. Las partículas de lignito cerca de la superficie pueden expandirse y dejar orificios o saltaduras en el hormigón.
Por estos motivos, muchas especificaciones de arena para hormigón solo permiten la presencia de una cantidad mínima de lignito. Las especificaciones de ASTM International para la arena para hormigón C-33, que se utiliza tanto en Estados Unidos como en otros países, permiten un máximo de 0,5 % de lignito si la calidad de la superficie es importante y un máximo de 1 % si la calidad de la superficie no es importante. Los estándares utilizados por otros países permiten incluso menos.
Varias regiones han desarrollado una prueba de color como referencia rápida y visual para determinar si la arena cumple los requisitos en función de su aspecto. Otro método más preciso es la prueba de quemado, en la que se pesa el material antes y después de someterlo al calor. En esta prueba, el lignito se convierte en ceniza y presenta una pérdida de peso medible.
Dado que el lignito puede estar presente en los depósitos naturales de arena, es imprescindible que los productores de arena para hormigón eliminen la mayor cantidad posible de este material para cumplir las especificaciones exigidas en su región y garantizar un producto de calidad.
Contaminación por lignito (las partículas negras) en una muestra de arena
Cómo eliminar el lignito de la arena para hormigón
El lignito suele eliminarse durante la etapa de lavado húmedo de la producción mediante diversos procesos. Uno de los métodos para eliminar el lignito de la arena para hormigón es con equipos de decantación dificultosa como un clasificador de fondo plano.
Los clasificadores de fondo plano deben su nombre a la ausencia de un cono de descarga de caudal inferior. En cambio, los clasificadores de fondo plano contienen válvulas que liberan el material. El estilo de fondo plano permite su uso en zonas con restricciones de altura, ya que la altura de alimentación de la planta es inferior a la del suelo. Esto también reduce la potencia de bombeo y los requisitos estructurales.
¿Cómo funcionan?
Los clasificadores de fondo plano presentan una cámara plénum cerca del fondo del tanque donde se inyecta el agua. El uso de una cámara plénum permite una mayor densidad de boquillas oscilantes, lo que reparte la corriente ascendente de forma más uniforme. Cuando esta corriente ascendente de agua se encuentra con la alimentación que entra por la parte superior del tanque, se forma un lecho fluidizado denso de partículas de tamaño aproximado. Las partículas gruesas o pesadas de la alimentación pueden penetrar en el lecho de material y caer al fondo del tanque, donde se retiran mediante válvulas y se descargan a la siguiente etapa del proceso. Las partículas finas o ligeras no pueden penetrar en el lecho de material y son arrastradas por la corriente ascendente de agua hasta descargar por encima del vertedero que rodea la parte superior del tanque.
Cuando se utilizan en aplicaciones de eliminación de lignito, los clasificadores de fondo plano son capaces de separar el lignito ligero de las partículas de arena más pesadas. El lignito tiene una gravedad específica, o densidad relativa, de aproximadamente 1,3, frente a la gravedad específica de la arena, que suele ser de 2,7. La separación se produce debido a esta diferencia de gravedad específica.
La cantidad de corriente ascendente dentro del clasificador de fondo plano se calcula para enviar las partículas gruesas de lignito al desbordamiento. Dado que las partículas gruesas de lignito son las que más contribuyen a que se produzcan saltaduras en un producto de hormigón acabado, es esencial eliminarlas del producto de arena. Sin embargo, debido a que algunas partículas de arena fina del tamaño del producto pueden ser lo suficientemente ligeras como para desbordarse con el lignito indeseable (siendo la arena fina de una gravedad específica similar a la del lignito grueso), a menudo es necesaria una separación adicional del desbordamiento después del clasificador de fondo plano.
Normalmente, se utiliza un tamiz curvo para separar el lignito grueso de las partículas finas de arena, que luego se recombinan con el caudal inferior del clasificador de fondo plano y se alimentan a equipos de desaguado, como lavadores de tornillo sin fin para material fino, hidrociclones o zarandas desaguadoras para el acopio.
Los tamices curvos son zarandas curvadas verticalmente que contienen medios de separación. Cuando el desbordamiento del clasificador de fondo plano que contiene lignito y arena fina se introduce en el tamiz curvo, las partículas de arena pasan a través de las aberturas de los medios de cribado. Las partículas de lignito que son demasiado grandes para pasar a través de estas aberturas pasan a la sección de zarandeo y se envían a los residuos o se utilizan para proyectos de rehabilitación del sitio.
Las pequeñas partículas de lignito que sí atraviesan el medio de cribado con las partículas de arena fina pueden eliminarse aún más con lavadores de tornillo sin fin para material fino, hidrociclones o incluso otro clasificador de fondo plano.
Es importante señalar que, aunque este proceso es muy eficaz para eliminar el lignito, es posible que no se eliminen todas las partículas de lignito y que la arena no esté completamente libre de lignito. Sin embargo, a menudo la arena cumplirá las especificaciones requeridas con solo eliminar las partículas grandes de lignito con el clasificador de fondo plano.
