Planta de preparación de carbón

Una planta de preparación de carbón ( CPP ; también conocida como planta de manipulación y preparación de carbón ( CHPP ), planta de manipulación de carbón , planta de preparación , planta de lavado de carbón , planta de descarga o planta de lavado ) es una instalación que lava el carbón de tierra y roca , lo tritura en trozos de tamaño clasificado (clasificación), almacena los diferentes grados preparándolos para su transporte al mercado y, en la mayoría de los casos, también carga el carbón en vagones de ferrocarril, barcazas o barcos.

Cuanto mayor sea la cantidad de este material de desecho que se pueda eliminar del carbón, menor será su contenido total de cenizas , mayor será su valor de mercado y menores sus costos de transporte .

El carbón extraído de la mina y que llega a la planta de procesamiento se denomina carbón bruto (ROM, por sus siglas en inglés). Este es el material base de la planta y se compone de carbón, rocas, productos intermedios, minerales y contaminantes. La contaminación suele ser introducida durante el proceso de extracción y puede incluir piezas de maquinaria, consumibles usados ​​y partes de herramientas de excavación. El carbón bruto puede presentar una gran variabilidad en su contenido de humedad y en el tamaño máximo de sus partículas.

El carbón debe almacenarse en distintas etapas del proceso de preparación y transportarse por las instalaciones de la planta de procesamiento de carbón (CPP). La manipulación del carbón forma parte del ámbito más amplio de la manipulación de materiales a granel y constituye una parte compleja y vital de la CPP.

Las pilas de carbón proporcionan capacidad de respuesta rápida a diversas partes de la planta de procesamiento de carbón (CPP). El carbón en bruto se entrega con grandes variaciones en la tasa de producción de toneladas por hora (t/h). Una pila de carbón en bruto se utiliza para permitir que la planta de lavado reciba carbón a una tasa constante más baja. Una pila simple se forma mediante maquinaria que descarga el carbón en una pila, ya sea desde camiones volquete , empujado en montones con excavadoras o desde brazos transportadores . Las pilas más controladas se forman utilizando apiladores para formar pilas a lo largo de una cinta transportadora y recuperadores para extraer el carbón cuando se requiere para la carga de producto, etc. Las pilas más altas y anchas reducen la superficie de terreno necesaria para almacenar un tonelaje determinado de carbón. Las pilas de carbón más grandes tienen una tasa reducida de pérdida de calor, lo que conlleva un mayor riesgo de combustión espontánea.

Las apiladoras móviles con pluma abatible que se desplazan a ambos lados de una cinta transportadora de alimentación se utilizan habitualmente para crear pilas de carbón.

Las cintas transportadoras de túnel pueden alimentarse mediante una tolva de ranura continua o un silo situado debajo del acopio para recuperar el material. Se pueden utilizar cargadoras frontales y excavadoras para empujar el carbón hacia los alimentadores. En ocasiones, las cargadoras frontales son el único medio para recuperar el carbón del acopio. Esto tiene un coste de capital inicial bajo, pero costes operativos mucho más elevados, medidos en dólares por tonelada procesada. Los acopios de gran capacidad se suelen recuperar utilizando recuperadoras de rueda de cangilones . Estas pueden alcanzar tasas muy elevadas.

El muestreo de carbón es una parte importante del control de procesos en la producción y comercialización de carbón. Una muestra puntual es una muestra única de carbón en un punto del flujo del proceso y tiende a no ser muy representativa. Una muestra de rutina se toma con una frecuencia fija, ya sea durante un período de tiempo o por envío. El muestreo de carbón consta de varios tipos de dispositivos de muestreo. Un muestreador de corte transversal imita el método de muestreo de "cinta de parada" especificado por una norma publicada originalmente por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales ( ASTM ). Un muestreador de corte transversal se monta directamente sobre la cinta transportadora, mientras que el muestreador de flujo descendente se coloca en la sección de cabeza de la cinta. Hay varios puntos en la planta de lavado que muchas operaciones de carbón eligen muestrear. El carbón crudo, antes de que entre en la planta. Los residuos, para ver qué no se ha procesado en la planta. Luego, el carbón limpio, para ver exactamente qué se está enviando. El muestreador se ajusta según las toneladas por hora, los pies por minuto y el tamaño máximo del producto en la cinta transportadora. Se toma una muestra, se tritura, luego se submuestrea y se devuelve a la cinta principal. La muestra se envía a un laboratorio independiente para su análisis, cuyos resultados se comparten tanto con el comprador como con el proveedor. En muchos casos, el comprador vuelve a tomar una muestra del carbón una vez recibido para verificar los resultados. Los analizadores elementales de banda transversal registran de forma continua la medición de cenizas, humedad, kcal (BTU), azufre, Fe, Ca, Na y otros elementos constituyentes del carbón. Esta información se puede calibrar periódicamente según los datos del laboratorio, de acuerdo con los métodos empleados.

Las características de lavabilidad de una reserva de carbón se obtienen mediante la determinación de los datos de liberación de la muestra de carbón crudo. La liberación se refiere a la cantidad de fractura física necesaria para separar el carbón de otros materiales de diferente densidad. El material de baja densidad es carbón limpio, mientras que el de alta densidad es el desecho (roca). El material de densidad intermedia se denomina carbón intermedio .

Los datos de liberación se obtienen comúnmente mediante análisis de flotación y sedimentación. Los procedimientos para este análisis se detallan en la norma australiana AS 4156.1  – 1994 "Preparación del carbón  — Carbón de alto rango  — Ensayo de flotación y sedimentación".

La trituración reduce el tamaño máximo del carbón en bruto para que pueda ser manipulado y procesado más fácilmente dentro de la planta de procesamiento de carbón (CPP). Los requisitos de trituración son una parte importante del diseño de la CPP y existen varios tipos diferentes.

En las plantas de cribado, las cribas se utilizan para agrupar las partículas del proceso según su tamaño. Las cribas de deshidratación se emplean para eliminar el agua superficial del producto. Pueden ser estáticas, vibradas mecánicamente o vibradas electromecánicamente. Las plataformas de las cribas pueden estar fabricadas con diversos materiales, como acero para muelles, acero inoxidable, acero dulce o poliuretano (PU).

Los métodos de separación por gravedad aprovechan las diferentes densidades relativas de los distintos tipos de carbón y del material de desecho.

El carbón fino se limpia mediante métodos de flotación por espuma. Las celdas Denver y las celdas Jameson son dos de los métodos de flotación utilizados. Las espirales realizan una separación sencilla, económica y razonablemente eficiente del material de tamaño más fino, según la densidad y el tamaño de las partículas.

Se elimina el agua del producto para reducir su masa y la escorrentía en la pila de almacenamiento. Existen diferentes métodos de deshidratación, entre ellos:

Deshidratación del carbón grueso:

• Centrífugas de carbón grueso
• centrífugas de tazón con rejilla
• Tamices para lodos

Deshidratación del carbón fino:

• Ciclones de deshidratación
• Filtros de banda horizontales
• Prensa de banda

Se extrae agua de los relaves para su reciclaje. En esta parte del proceso se utilizan filtros, centrifugadoras y espesadores. El agua negra es un tipo de relave que se produce como subproducto y generalmente se deposita en un estanque de lodos de carbón, lo que puede provocar desastres ambientales.

Los espesadores se utilizan para deshidratar lodos, ya sean de relaves o de producto. Un espesador es un gran tanque circular que se utiliza para separar el material sólido del agua del lodo de alimentación. El agua separada se clarifica y se reutiliza como agua de proceso en la planta de procesamiento central.

Los espesadores se dimensionan según el volumen de purín de alimentación que se va a procesar. Los rangos de tamaño típicos van de 13 a 40 m de diámetro y de 3 a 4 m de altura. ^{[ 1 ]} El fondo del espesador es cónico, con una ligera pendiente hacia el centro.

El alimento se bombea al pozo de alimentación, en el centro del espesador, cerca de la parte superior. Normalmente, el alimento se dosifica con floculante antes de su entrega al espesador.

La masa espesada se desplaza hacia el centro inferior del espesador mediante grandes rastrillos que giran alrededor del tanque. La velocidad de rotación es muy lenta y el par motor puede ser elevado, especialmente en espesadores de mayor diámetro. El par motor se monitoriza continuamente, ya que las altas densidades podrían provocar fallos en los rastrillos y el equipo de accionamiento. Los rastrillos pueden elevarse para reducir el par motor.

La pulpa espesada, también llamada flujo inferior del espesador, se bombea desde la parte inferior del mismo. En el caso del carbón procesado, generalmente se requiere un mayor deshidratado antes de su envío. Los relaves espesados ​​pueden bombearse a una presa de relaves, combinarse con desechos de mayor tamaño para su eliminación (eliminación conjunta) o deshidratarse aún más antes de su disposición final.

El control y la instrumentación son fundamentales en una planta de procesamiento de carbón (CPP). La medición del caudal, la densidad, los niveles, las cenizas y la humedad son datos de entrada para el sistema de control. Los PLC se utilizan ampliamente en el diseño de plantas. Los sistemas SCADA se emplean habitualmente para controlar el proceso. Otros instrumentos que se encuentran en las plantas incluyen medidores de densidad y analizadores elementales de carbón en línea .

En 1810, el alemán Ernst Friedrich Wilhelm Lindig , pionero de la minería del carbón, inventó la planta de preparación del carbón.

• Aguas negras (carbón)
• Rompe carbón

• Jing, Deji; Ma, Jichuang; Dong, Zhe; Bai, Luyue; Kan, Qisheng (2024). "Investigación sobre los factores que afectan la propagación de la contaminación por polvo en talleres de cintas transportadoras e investigación sobre la tecnología de reducción de polvo húmedo" . PLOS ONE . 19 (2) e0299328. Bibcode : 2024PLoSO..1999328J . doi : 10.1371/journal.pone.0299328 . ISSN 1932-6203 . PMC 10889843. PMID 38394085 .   

• Sociedad Sudafricana de Preparación de Carbón
• Sociedad Australiana de Preparación del Carbón
• Rama de preparación de carbón del Instituto de Investigación del Carbón de China
• Sociedad Italiana de Minería del Carbón