6.- Sistemas de molienda. Instalaciones con prensa de cilindros. 6.1.- Introducción. En la actualidad se ofrecen prensas de cilindros autónomas o se combinan con molinos de bolas. Los distintos modos de operación de las prensas de cilindros son los siguientes: 1.- Molienda previa preliminar (Premolienda) 2.- Molienda híbrida o mezclada 3.- Molienda semifinal o semiacabada. 4.- Molienda final 6.2.- Molienda previa preliminar (Premolienda). Este modo de operación se distingue por tener una prensa de cilindros antes de uno o más molinos tubulares. La figura 6.2.1 nos muestra una instalación de premolienda típica. En la molienda previa la alimentación fresca sólo se alimenta a la prensa de rodillos y se mezcla, en parte, con material reciclado de la propia prensa de cilindros. Posteriormente la molienda final tiene lugar en un molino tubular que se alimenta con la parte no reciclada de la prensa de cilindros y el rechazo del separador de aire. El material que sale del molino tubular se separa en un clasificador de aire, del que el material grueso se manda otra vez al molino. Si en una instalación ya existente que dispone de uno o más molinos de bolas, se introduce una prensa de rodillos, esto permite aumentar la capacidad de producción de la planta de molienda con una inversión relativamente pequeña. En la mayoría de los casos, las escamas o galletas prensadas son almacenadas temporalmente en una tolva antes de su carga en el molino de bolas. Reciclando a la prensa de cilindros el material tratado en las zonas cerca de los extremos de los cilindros en conjunto con una parte de las escamas, se logra incrementar la eficiencia del molino de bolas posterior. Se han alcanzado porcentajes reciclados superiores al 300 %, aunque con valores de más del 100 % va bajando el rendimiento del molino.

Figura 6.2.1.- Molienda previa preliminar (Premolienda)

6.3.- Molienda híbrida o mezclada. En la molienda híbrida la prensa de cilindros es una parte integral de la instalación de molienda, combinándose la molienda previa con la f i n a l . La figura 6.3.1 nos muestra una instalación de molienda híbrida. La prensa de cilindros esta integrada en el circuito del molino de bolas y es cargada con gruesos del separador en una determinada proporción (Del 20 al 80 %). El material que sale del molino tubular se lleva a un separador, del que el material grueso, en parte, se devuelve a la prensa de cilindros, y con ello, ésta efectúa una proporción importante del proceso de molienda. Este modo de operación se emplea en aquellos casos en que se puede obtener un mayor incremento de producción que con la premolienda.

Figura 6.3.1.- Molienda híbrida o mezclada. 6.4.- Molienda semifinal o semiacabada. En este tipo de instalación el molino tubular es alimentado con parte del material grueso que sale del separador. La figura 6.4.1 nos muestra una instalación de molienda semiacabada. El material que sale de la prensa de cilindros, en parte, vuelve otra vez a la prensa y el resto se lleva a un desaglomerador y de este va al separador de aire. Los gruesos que salen de este van, en parte, al molino para la molienda final y, en parte, a la prensa de cilindros.

Figura 6.3.1.- Molienda semi-final o semi-acabada

6.5.- Molienda final o integral. En este modo de operación el 100 % de la energía necesaria para la molienda corresponde a la prensa de cilindros. La figura 6.5.1 nos muestra una instalación de molienda final. En la molienda final todo el material grueso que sale del separador se devuelve a la prensa de rodillos. Para que el separador de aire funcione correctamente, la parte de galleta compacta de material que sale de la prensa de cilindros y va al separador, hay que desaglomerarla por lo que antes del separador de aire se dispone un desaglomerador. En algunas instalaciones el molino de bolas posterior funciona como desaglomerador de la galleta compacta.

Figura 6.3.1.- Molienda final Para la molienda final de crudos con prensa de cilindros existen dos posibilidades: 1.-Hasta, aproximadamente, el 4 % de humedad, en cuyo caso el material se recircula a la prensa de cilindros mecánicamente. 2.-Con humedades mayores del 4 %, en cuyo caso la carga circulante se recircula neumáticamente. En las figuras 6.5.2.a y 6.5.2.b pueden verse las dos instalaciones de molienda final de crudo, trabajando según las dos posibilidades anteriores respectivamente. En la primera de ellas el crudo se seca con gases del horno en un molino autógeno existente, que fue modificado en el marco de las transformaciones realizadas en la instalación para conseguir el aumento de producción del mismo. Sustituyendo 4 molinos de bolas existentes para el refino, una prensa de cilindros (Potencia de 2400 kW) muele el crudo en circuito cerrado a una finura del 12 % de residuo en el tamiz de 0.09 mm. Un desaglomerador reduce la galleta compactada para permitir que el separador de alta eficacia separe la cantidad necesaria de crudo. Todos los rechazos vuelven a la prensa de cilindros. El ahorro de energía que consigue este sistema, frente al convencional, es de aproximadamente 5 kWh/t de crudo, para la misma finura.

Con un tamaño en alimentación del 85 % menor de 3 mm., la prensa de cilindros produce una galleta de 50 mm de espesor, lo que significa que, en este caso, el tamaño de la alimentación es mucho menor que la separación entre los cilindros. El material que recibe la prensa de cilindros esta seco. Hasta un contenido de humedad de aproximadamente del 4 %, el secado puede realizarse también en el separador, si se llevan los g a s e s calientes hacia él y se desempolvan en un filtro de mangas. Cuando la humedad del crudo es superior al 4 % y debe de secarse en la instalación de la prensa de cilindros, se precisa un elevado de volumen de aire o gases de secado, que se utiliza para el transporte neumático del material. Como el separador no es capaz de eliminar toda la humedad, se pasan los g a s e s calientes por el desaglomerador. El material se seca durante su recorrido hacia el separador, donde finalmente es clasificado en producto acabado y rechazos, reciclándose estos últimos a la prensa de cilindros.

(a)

(b) Figura 6.5.2.- (a).- Molienda de material con una humedad menor del 4 %. (b).- Molienda de material húmedo.

6.6.- Comparación de los sistemas de molienda con prensas de cilindros. Todas las instalaciones descritas tienen recirculación del material que sale de la prensa de cilindros a la propia prensa. Cambiando la recirculación es posible regular la finura del material final y el consumo de energía. Normalmente las prensas de cilindros se dimensionan para una capacidad de producción de 2 a 4 veces mayor que la producción de la instalación. En las figura 6.6.1 y 6.6.2, se dan los consumos específicos de energía para los cuatro procedimientos de molienda, que se acaban de describir en base a una misma capacidad de producción y a una misma finura. Se ha incluido una instalación de molienda convencional, sin prensa de cilindros, con el fin de hacer comparaciones. El consumo total de la instalación convencional con separador asciende a unos 39 kWh/t cemento. En la molienda preliminar, con reciclado de una parte del material prensado a la prensa de cilindros y en la molienda híbrida se ahorran, en comparación, aproximadamente 6 kWh por tonelada. Mayores ahorros de energía tienen sus límites en el tanto por ciento de material reciclable a la prensa de cilindros. En la molienda semifinal o semiacabada, la prensa de cilindros puede asumir una mayor parte del trabajo de molienda, con lo que se ahorran, aproximadamente, 11 kWh por tonelada con respecto a la molienda tradicional. El sistema de molienda más económico es la molienda integral o final, que consume 24 kWh por tonelada de cemento, es decir, tan sólo un 60 % de la energía absorbida por una instalación de molienda convencional. La figura 6.6.2 facilita, además, una comparación de las dimensiones y de la potencia de accionamiento instalada del molino de bolas y de la prensa de cilindros, para los 4 procedimientos de molienda. Como puede observarse, a partir de la introducción de la prensa de cilindros y con el desarrollo tecnológico, va disminuyendo progresivamente el tamaño del molino de bolas, hasta su supresión total en el procedimiento de molienda integral. Por el contrario, el tamaño de las prensas de cilindros aumenta y la potencia de accionamiento alcanza los 3000 kW y t más. Estas son capaces de tratar más de 1000 . h También puede verse en la figura 6.6.1 el aumento de la capacidad de producción, que se produce

⎡ kW ..prensa..de..cilindros ⎤

al aumentar la relación ⎢ . Estos datos se refieren a la molienda de clinker. ⎣ kW ..molino..de..bolas ⎦⎥ Generalmente, las materias primas son más fáciles de moler que el clinker, de ahí que el ahorro de energía logrado por tonelada de crudo, con la fragmentación en lecho de material en prensas de cilindros, sea de menor cuantía.

Figura 6.6.1.- Comparación de consumos de energía y capacidad de producción de los sistemas de molienda con prensa de cilindros

Figura 6.6.2.- Comparación de las dimensiones y de la potencia de accionamiento instalada del molino de bolas y de la prensa de cilindros, para los 4 procedimientos de molienda. Comparación de consumos de energía. 6.7- Comparación entre los distintos sistemas de molienda (Figura 6.7.1). A la luz de los crecientes costes de la energía, los molinos verticales de rodillos y las prensas de cilindros, constituyen una alternativa para modernos sistemas de molienda. Las prensas de cilindros se emplean, preferentemente, en transformaciones donde se pueden aprovechar instalaciones y equipamientos existentes. La situación es diferente en la instalación de plantas nuevas. En el caso de humedades hasta el 4 %, la carga circulante puede transportarse mecánicamente, lo que significa gastar menos energía que con el transporte neumático. A pesar de su recirculación externa, el molino de rodillos verticales precisa una cierta cantidad de aire para secar el material. Para poder secar el material en el circuito de una prensa de cilindros, debe equiparse el sistema con un transporte neumático, cuyo consumo energético es mayor que el del transporte mecánico. Por esta razón, la prensa de cilindros ahorra un 15 % de energía con material seco. También los costes de inversión de éste sistema son, aproximadamente, un 10 % más bajos que los de un molino de rodillos verticales. En el caso de materiales húmedos (por ejemplo, > 4 %) las perspectivas se invierten. Para secar hacen falta gases calientes, que se usan también para transportar el material en circulación. El molino de rodillos verticales es una unidad compacta y presenta ventajas de operación, inversión y ahorro de energía.

En resumen, el molino de rodillos verticales es más ventajoso que la prensa de cilindros para la molienda de materiales húmedos, mientras que en la molienda de materiales secos (por ejemplo, < 4 %) la elección esta abierta.

Figura 6.7.1.- Comparación entre los sistemas de molienda con molinos verticales de rodillos y con prensas de cilindros de alta presión.