Las plantas de lavado de arena se utilizan para producir áridos finos limpios para su uso en múltiples aplicaciones. Estas plantas constan de equipos de procesamiento diseñados para dimensionar, lavar, clasificar, depurar y/o desaguar la arena con el fin de alcanzar objetivos específicos.
Estos son algunos tipos comunes de plantas de arena:
- Plantas de arena para la construcción destinadas a la producción de arena para hormigón y mampostería
- Plantas de tratamiento de arena de fractura
- Plantas industriales de arena para la producción de arena destinada a la fabricación de vidrio, fundiciones, filtración, cerámica, etc.
- Plantas de reciclaje de construcción y demolición
- Plantas modulares
Plantas de arena para la construcción
Las plantas de lavado diseñadas para producir arenas para la construcción, como la arena para hormigón y mampostería, suelen incluir uno o varios de los siguientes tipos de equipos:
- Tanque de clasificación de arena
- Lavador de tornillo sin fin para material fino
- Hidrociclón/Separator™
- Zaranda desaguadora
- Clasificador de fondo plano
Los tanques de clasificación de arena se utilizan para eliminar el exceso de agua, crear múltiples productos a partir de un único flujo de alimentación y eliminar el exceso de finos. Estas máquinas no tienen competencia en el mercado para la manipulación de depósitos con exceso de material o falta de un determinado tamaño, ya que pueden clasificar el material donde el productor quiera que vaya, ya sea en los productos o bien para su eliminación.
Una desventaja de los tanques de clasificación de arena es que son grandes y tienen una huella grande. Los tanques de arena también descargan el material en una pulpa de alrededor del 30-40 % de sólidos, por lo que es necesario un equipo de desaguado adicional para crear un producto transportable.
Tradicionalmente, los lavadores de tornillo sin fin para material fino se utilizaban para desaguar el caudal inferior del tanque de arena hasta un estado apilable, pero las combinaciones de hidrociclones/Separators™ y las zarandas desaguadoras también son una opción popular. Las zarandas desaguadoras a veces se agregan después de los lavadores de tornillo sin fin para material fino utilizados para desaguar el caudal inferior del tanque de arena con el fin de reducir aún más el contenido de humedad antes del acopio.
Los lavadores de tornillo sin fin para material fino suelen utilizarse como solución autónoma para el lavado de arena, ya que ofrecen las funciones de lavado, clasificación y desaguado en una sola máquina. Son populares por muchas razones, en especial, porque son muy conocidos, fáciles de operar y lo suficientemente flexibles como para hacer frente a las fluctuaciones de la alimentación.
Sin embargo, esta flexibilidad también puede ser la la causa de la ineficacia, que a menudo es una crítica a los lavadores de tornillo sin fin. Los lavadores de tornillo sin fin pueden ser máquinas eficientes cuando se operan correctamente dentro de sus parámetros de diseño.
Si se busca mejorar la eficiencia de los lavadores de tornillo sin fin, se pueden agregar Hidrociclones/Separators™ al proceso de forma estratégica. Alimentar un tornillo sin fin con Hidrociclones/Separators™ puede proporcionar un doble lavado, eliminando finos y lamas antes del lavador de tornillo sin fin para obtener un producto más limpio. Si está perdiendo demasiados finos buenos en los desechos, se pueden utilizar hidrociclones/Separators™ para recuperar los finos del tamaño del producto del desbordamiento y descargarlos de nuevo en el área de la plataforma seca del tornillo sin fin.
Los hidrociclones/Separators™ pueden utilizarse para muchas funciones dentro de una planta de lavado de arena. Además de proporcionar un doble lavado y recuperar finos del tamaño del producto, estos dispositivos de gran eficacia pueden utilizarse para deslamar y desaguar la alimentación antes de pasar a un tanque de arena. También pueden utilizarse con las zarandas desaguadoras para el lavado primario de arena, proporcionando una planta de lavado más compacta con una huella más pequeña. Aunque los hidrociclones/Separators™ no tienen piezas móviles, necesitan una bomba de pulpa para proporcionar alimentación de material y caudal, que requiere más caballos de fuerza para funcionar que un tornillo sin fin.
Las zarandas desaguadoras son otra pieza versátil del equipo de procesamiento en húmedo. Se utilizan para desaguar el material hasta que no gotee. Las zarandas desaguadoras pueden utilizarse junto con los lavadores de tornillo sin fin para material fino para mejorar la humedad del producto desde alrededor del 20 % con un tornillo sin fin solo hasta un 7 %, dependiendo del material. Suelen combinarse con hidrociclones/Separators™ para desaguar el caudal inferior de los tanques de arena o para el lavado y desaguado primarios de arena.
Independientemente de la aplicación, las zarandas desaguadoras descargarán un material que no gotea. Esto tiene muchas ventajas, la mayor es una venta más rápida. Menos agua en el producto significa menos agua que se filtra de las pilas de acopio, menos agua que se transporta en el producto final y un mejor mantenimiento de las instalaciones. La reducción de la humedad en el producto final también puede permitir un menor mantenimiento de la cinta transportadora, ya que la arena más seca no se adhiere tan fácilmente a las cintas transportadoras y los rodillos de retorno, y genera menos suciedad debajo de las cintas transportadoras.
Otra pieza común del equipo de procesamiento utilizado en la producción de arena para la construcción son los clasificadores de fondo plano. Los clasificadores de fondo plano destacan en la eliminación de lignito y otros materiales orgánicos ligeros de la alimentación de arena que pueden ser perjudiciales para el producto final.
Las especificaciones de la arena de construcción pueden variar de una región a otra e incluso de un productor a otro. Esto, sumado a las variaciones en los depósitos de alimentación y las características del material, implica que la planta de lavado de arena más óptima para un productor puede no ser la más adecuada para otro. El uso de una combinación de equipos de lavado y clasificación, como tanques de clasificación, lavadores de tornillo sin fin para material fino, hidrociclones/Separators, zarandas desaguadoras y clasificadores de fondo plano, en diversas configuraciones permite a los productores lograr su objetivo de un producto de arena limpio y conforme a las especificaciones.
Plantas de tratamiento de arena de fractura
La arena de fractura se utiliza en la fracturación hidráulica (fractura) para apuntalar las fisuras que liberan petróleo y gas natural a la superficie. Para soportar esta presión extrema y permitir que el petróleo y el gas fluyan, la arena debe cumplir estrictas especificaciones de tamaño, forma y resistencia. La mejor arena de fractura es una arena de sílice de alta calidad, de forma esférica y tamaño uniforme.
Las plantas de lavado de arena de fractura incluyen equipos de diversas configuraciones diseñados para cumplir objetivos específicos. Las plantas de tratamiento de arena de fractura pueden ser tan sencillas como un hidrociclón para hacer el corte de malla deseado y una zaranda desaguadora para reducir el contenido de humedad en el producto final o pueden incluir ciclos de clasificación y atrición de varias etapas en función de la naturaleza del yacimiento y los requisitos del producto final.
Muchas plantas de lavado de arena de fractura incluyen clasificadores de decantación dificultosa como los Hydrosizers™. Los Hydrosizers™ son los equipos de clasificación en húmedo más eficientes y son capaces de proporcionar los cortes afilados necesarios para la arena de fractura. Suelen alimentarse con un hidrociclón para deslamar o eliminar el exceso de finos antes de la clasificación.
Las celdas de atrición/tambores lavadores también desempeñan un papel importante en la producción de arena de fractura. Estas máquinas proporcionan un fregado enérgico de partículas de arena no solo para eliminar manchas y revestimientos resistentes, sino también para mejorar la turbidez y durabilidad de la arena.
La durabilidad es una medida de la resistencia que presentan las partículas de arena a descomponerse con el tiempo. La arena de alta durabilidad es necesaria para la fractura, para que los granos no se rompan en el pozo y provoquen el colapso de las fisuras.
La turbidez es una medida de las partículas en suspensión en el agua; en esencia, es una forma de medir cuán sucia está la arena. Una arena limpia y poco turbia es esencial para la fractura.
Las celdas de atrición mejoran la durabilidad de la arena separando los grupos de partículas o las partículas fracturadas que pueden ser lo suficientemente fuertes para pasar por el proceso de clasificación, pero que se romperán una vez sometidas a la tensión. Las celdas de atrición pueden mejorar la turbidez de la arena eliminando los revestimientos persistentes y las arcillas.
Una vez que la arena de fractura se ha clasificado y lavado, pueden utilizarse zarandas desaguadoras para eliminar el exceso de humedad antes del proceso de secado.
Plantas de tratamiento de arena industrial
La arena industrial, utilizada para cerámica, filtración, fundiciones, fabricación de vidrio, usos recreativos y más, se caracteriza por su forma, tamaño, color, resistencia al aplastamiento y composición química. Las plantas de lavado de arena industriales están diseñadas para dimensionar, clasificar, deslamar, depurar y desaguar la arena de modo que cumpla las especificaciones deseadas.
Los equipos típicos utilizados en las plantas de lavado de arena industriales incluyen:
- Hidrociclones para deslamar la alimentación antes de la clasificación
- Hydrosizers™ o hidrociclones para realizar el corte deseado
- Celdas de atrición para depurar la arena con el fin de eliminar manchas, recubrimientos y partículas indeseadas, con el fin de mejorar la turbidez y la durabilidad
- Zarandas desaguadoras, Separators™ o lavadores de tornillo sin fin para material fino para reducir el contenido de humedad antes de las siguientes etapas del proceso de producción
Plantas de reciclaje de construcción y demolición
Las plantas de reciclaje de construcción y demolición recuperan material árido de los flujos de escombros de construcción y demolición. Los escombros típicos de construcción y demolición consisten en materiales de desecho inertes y voluminosos como ladrillos, hormigón, asfalto, tierra, metales, arena, piedra y otros materiales de construcción. Las plantas de reciclaje de construcción y demolición separan el valioso árido y lo procesan para su reutilización en la industria de la construcción, permitiendo a los productores recuperar áridos que de otro modo se enviarían a vertederos. El lavado es una parte integral de esta etapa de reutilización para aumentar el valor del árido reciclado y permitir su uso en una gama más amplia de aplicaciones.
Las plantas de lavado que procesan áridos reciclados incluyen muchos de los mismos equipos que las plantas de lavado de arena de construcción, ya que el objetivo de producir material limpio y conforme a las especificaciones es el mismo. Sin embargo, hay que tener en cuenta algunas consideraciones dada la naturaleza no homogénea e impredecible de los flujos de escombros de construcción y demolición.
Además de los equipos de calibración, lavado, clasificación, depurado y desaguado, las plantas de áridos reciclados suelen incluir etapas de separado al principio del proceso para eliminar metales grandes y otros residuos que pueden dañar los equipos de procesamiento. Cuando se procesan residuos de hidroexcavación, una etapa de separado al principio del proceso elimina el exceso de agua inherente a este tipo de alimentación.
Los imanes de banda superpuesta y los separadores por corrientes de Foucault también son equipos clave en las plantas de áridos reciclados para eliminar metales ferrosos y no ferrosos de pequeño tamaño en diversas etapas del proceso, incluido antes del equipo de lavado/clasificación y antes del acopio.
Las configuraciones de las plantas de áridos reciclados varían en función del tipo de material que se procesa y de cómo llega a la obra.
Plantas de lavado modulares
Las plantas de lavado de arena modulares son sistemas compactos diseñados para estar disponibles de inmediato y ser fáciles de instalar. Estas plantas montadas sobre plataformas se componen de equipos estandarizados que pueden montarse, desmontarse, reubicarse o reconfigurarse para satisfacer las necesidades cambiantes del emplazamiento. Las plantas de arena modulares suelen ser más rentables y constan de módulos de cribado, lavado, clasificación y depurado que pueden configurarse de diversas maneras para lograr el resultado deseado.
Reciclado del agua y gestión de residuos
Todas las plantas de lavado de arena utilizan agua para limpiar los áridos, produciendo un flujo residual de material deletéreo y agua de proceso. Tradicionalmente, el flujo de residuos se bombea a piscinas de decantación, cuyo mantenimiento puede resultar caro y requiere mucho tiempo.
Los productores deben considerar cómo la gestión de residuos y los equipos de reciclado de agua, como plantas de recuperación de ultrafinos, espesadores, centrifugadoras y filtros de prensa, pueden ayudarles a mejorar su funcionamiento. Este equipo puede utilizarse para reciclar inmediatamente el agua de proceso reutilizable y reducir el volumen de material que se envía a las piscinas de decantación, eliminando potencialmente la necesidad de utilizarlas. En algunos casos, el material sólido recuperado del flujo de residuos puede venderse como subproducto o utilizarse in situ para relleno.
Cada aplicación de lavado de arena es única, por lo que es importante tener en cuenta el yacimiento y los objetivos de producción deseados a la hora de determinar qué configuración de equipo es la mejor. También es importante tener en cuenta otros aspectos, como la huella disponible y los costos operativos y de mantenimiento, a la hora de evaluar una solución. A veces, puede haber más de una solución disponible, por lo que la preferencia de equipo también puede ser un factor que contribuya.
