Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio.

El sistema está previsto para separar,

de una mezcla de minerales (ganga), el cloruro de potasio considerado como parte aprovechable (mena) de una explotación minera, aprovechando para ello el análisis y cuantificación del isótopo radioactivo K -40 contenido en la mezcla.

El sistema comprende un sistema motriz de trasporte (1) de los minerales; un sistema detector de radiaciones con unos detectores tubulares (4) situados en el interior de un blindaje (3), que quedan próximos y sobre la superficie de la mezcla; un sistema de pesaje (5) que puede ser dinámico o estático; un separador (7) del cloruro de potasio y del mineral de deshecho, y un sistema electrónico de control (8) del proceso

Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema separador minero selectivo de minerales con alto contenido de KCl (cloruro de potasio), considerado la mena o parte aprovechable de la explotación minera, de la ganga, habitualmente constituida por una parte importante de NaCl (cloruro de sodio), una proporción variable de insolubles (habitualmente sulfatos y silicatos) y cloruro de magnesio. El proceso de pretratamiento se realiza aprovechando el análisis y cuantificación de un isótopo radiactivo contenido en la mezcla.

El objeto de la invención es efectuar una selección en origen de una mezcla de mineral con una ley mínima, apta para su tratamiento integro y reducir los costos derivados de mover montañas enteras para obtener una parte pequeña de cloruro de potasio.

Es asimismo objeto de la invención el que el sistema permita estudiar la geometría del mineral que va llegando para poder discriminar con exactitud el grado de radiación emitida por la mezcla, pudiendo seleccionar una ley concreta.

Antecedentes de la invención

Habitualmente, en una explotación subterránea de mineral potásico, se opera con el método denominado "de cámaras y pilares". En este método se avanza excavando en el interior de la tierra siguiendo las vetas de mineral aprovechable, dejando amplios pilares del propio mineral para que sirvan de sustentación a la bóveda así formada. En estas condiciones la explotación se realiza habitualmente mediante explosivos, máquinas rozadoras o minadores continuos.

El producto desmenuzado, que posteriormente se envía a la superficie para su tratamiento y depuración, en un alto porcentaje suele tener una granulometría de entre décimas de mm. y algunos cm. Si las fracciones arrancadas son mayores, se suele realizar una operación previa de molienda.

Pues bien, esas dimensiones macroscópicas hacen posible realizar una clasificación por medios físicos, efectuándose actualmente operaciones de separación industrial (varios miles de Kg de mineral al día) utilizando el método denominado "flotación".

En los procesos de separación física por flotación se aprovecha la propiedad de la diferencia de tensión superficial entre los granos de mineral constituidos básicamente por NaCl (a rechazar) y los formados mayoritariamente por KCl (mineral objeto de la explotación) con el agua. Dichos minerales se introducen en unas celdas de flotación similares a piscinas poco profundas, las cuales se encuentran llenas de un líquido, generalmente agua saturadas de sales. A los granos de mineral bañados en la solución se le añaden pequeñas proporciones de aditivos para potenciar el efecto diferenciador de la tensión superficial, como por ejemplo compuestos de resina de pino, y seguidamente se someten a una agitación mas o menos violenta (como pudiera ser introduciendo burbujas de aire en la interfase, líquido/sólido), formándose una especie de espuma en la parte superior de la piscina, que se recoge por decantación o por medio de aspas batidoras, de manera que en esa espuma es donde se encuentra la mayor parte del mineral aprovechable, mientras que el resto de sólidos en suspensión pasarán a desecho.

En el proceso referido, las plantas de tratamiento por flotación se suelen encontrar con una ley media del mineral que se extrae de entre un 20 - 30%, lo que significa que una gran parte de lo extraído en el interior de la mina (70 - 80%) se acaba depositando en escombreras o trasportándose al mar, con el perjuicio medioambiental que puede ocasionar.

Además, cabe destacar el coste extraordinario, tanto económico como energético, que supone la necesaria utilización de cintas transportadoras u otros medios mecánicos en el interior de la mina, para el transporte.

Todo este derroche es debido en gran medida a que el yacimiento suele disponerse en capas o estratos de entre varias decenas de cm. y algún metro de espesor, de manera que los procedimientos habituales de explotación no permiten un alto grado de selectividad, puesto que básicamente se recoge todo el material arrancado y se introduce en el circuito principal de trasporte hasta la planta de tratamiento.

Otro problema o inconveniente a tener en cuenta, consiste en que la mezcla de minerales a menudo no es distinguible a simple vista, puesto que tanto la sal como la potasa presentan tonalidades blanquecinas, algo rojizas o anaranjadas, por lo que el operador es incapaz de distinguir entre fracciones de mineral apto para su tratamiento y lo que en realidad acabará depositado en alguna escombrera durante siglos.

Tratando de obviar esta problemática son conocidos sistemas de trabajo en seco que incorporan instalaciones para la medición de radioactividad del mineral extraído, de manera que en función de la detección o no de radiación en dicho mineral, éste será separado para el aprovechamiento del correspondiente mineral radiactivo.

El problema que presentan este tipo de instalaciones es que no permiten estudiar la geometría del mineral que va llegando, por lo que la discriminación no resulta muy efectiva, ya que únicamente detectan si existe o no radiación y por tanto minerales radiactivos, pero no permiten saber en qué proporción participan, por lo que no permiten seleccionar una ley concreta.

Asimismo este tipo de instalaciones no resultan operativas cuando el espesor del mineral es superior a algunos centímetros, ya que sobrepasado dicho espesor, las partículas radioactivas que se encuentran en la zona inferior de la citada capa tienden a no ser detectadas al ser absorbidas por colisión con el mineral que tiene por encima.

Descripción de la invención

El sistema objeto de la invención ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, basándose en un pretratamiento que posibilita la selección en origen de una mezcla de mineral con una ley mínima seleccionable por el operador, apta para su tratamiento integro, reduciendo enormemente los costes derivados de mover montañas enteras para obtener una parte pequeña de KCl, objeto de la explotación.

La ventaja evidente de este nuevo sistema de selección radica en la eliminación de una gran parte del residuo salino que se generaría posteriormente y se depositaría al final en una escombrera, creciendo a pasos agigantados, con el impacto ambiental y contaminación que esto genera.

Mas concretamente, estructuralmente la instalación en que se materializa el sistema de la invención comprende cuatro partes fundamentales que pueden ser de formas y tecnologías variables, correspondiendo esas partes a:

1.- Un sistema motriz para el trasporte del mineral, estando dicho sistema motriz constituido por una cinta transportadora de banda, cadenas u otros, pudiendo igualmente estar formado por impulsores tipo vibradores, excéntricas, bisenfines, de movimiento alternativo u otros.

2.- Un sistema detector que consta de: a) un blindaje exterior para minimizar la radiación de fondo y otras interferencias electromagnéticas; b) un conjunto interior de detectores de radiación y sus alimentaciones eléctricas y c) un sistema de pesaje, bien sea dinámico o bien sea estático.

3.- Un separador de material formado por una tolva o similar con un actuador tipo clapeta, válvula mariposa o similar, accionado por un sistema electrónico de control, como cuarta parte del sistema. El aludido separador tiene por función desviar hacia una zona u otra el mineral de NaCl y KCl respectivamente, de manera que el NaCl es conducido hacia el deshecho, mientras que el KCl es interpretado como apto y conducido a otra zona para continuar el tratamiento de trasporte y refino.

4.- En cuanto al sistema electrónico como cuarta parte del sistema, el mismo está previsto como medio de control de todos los procesos, realizando el conteo de los impulsos radiactivos Beta y Gamma e interpretando el resultado en función de los parámetros recibidos, tales como geometría del detector, cuentas por unidad de tiempo, eficiencia de los lectores utilizados, cantidad de material, ley mínima deseada por el operador, corrección matemática debida a la auto-absorción de emisiones radioactivas del propio material, granulometría y/o densidad media si se desea aumentar la precisión.

Debe tenerse en cuenta que el K (potasio) está habitualmente formado por un conjunto de tres isótopos (K-39, K-40 y K-41), en donde dos de ellos son considerados nuclearmente estables, poseyendo el K-40 una cierta actividad reactiva,...

1. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, que estando previsto para separar en origen el cloruro de potasio considerado la mena o parte aprovechable de la ganga habitualmente constituida por una parte importante de cloruro de sodio, una proporción variable de insolubles y cloruro de magnesio, efectuándose la separación en base al análisis y cuantificación del isótopo radiactivo K-40, se caracteriza porque comprende un sistema motriz (1) para trasporte de los minerales; un sistema detector de radiaciones emitidas por los propios minerales; unos medios de pesaje (5) de los minerales trasportados; un sistema separador (7) de los minerales de deshecho (cloruro de sodio) y de los minerales aprovechables (cloruro de potasio) para el posterior tratamiento y refinado de éste, y un sistema de control (8) de todo el proceso, habiéndose previsto que el sistema detector comprenda un blindaje exterior (3) para minimizar la radiación de fondo y otras interferencias electromagnéticas, así como un conjunto interior de detectores de radiación (4) con sus correspondientes alimentaciones eléctricas, incorporando medios detectores de la geometría del mineral entrante para discriminación precisa del grado de radiación emitido por la mezcla, con la particularidad de que el sistema separador se constituye a partir de una tolva (6) establecida a la salida del sistema motriz de trasporte (1), habiéndose previsto un actuador (7) de válvula, clapeta o similar, que accionado por el sistema de control electrónico (8) establece la separación del mineral de NaCl y del mineral KCl, siendo aquel enviado al deshecho, mientras que el mineral KCl es enviado a una zona para el posterior tratamiento y refinado del mismo.

2. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema motriz para el trasporte de los minerales está constituido preferentemente por una cinta transportadora de banda (1), de cadenas o similares.

3. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema motriz para trasporte de los minerales, opcionalmente está constituido por elementos impulsores tales como vibradores, excéntricas, bisenfines de movimiento alternativo u otros.

4. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los detectores de radiación (4) están dispuestos en una geometría que tiende a cubrir toda la superficie de la mezcla (9) de minerales que se pretende cuantificar.

5. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los detectores de radiación (4) están dispuestos en una geometría en la que dichos detectores de radiación (4) quedan en proximidad a la mezcla (9) de los minerales objeto de análisis.

6. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema de pesaje está constituido por unas básculas (5) como medios susceptibles de formar un sistema dinámico o estático.

7. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema electrónico de control (8) incluye una alimentación eléctrica general (15), un interruptor (16), y unas protecciones eléctricas (diferenciales (17) y magnetotérmicas (18)).

8. Sistema separador minero selectivo de cloruro de potasio, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los citados medios de detección de la geometría del mineral se materializan en sistemas ópticos, sensores de ultrasonidos, palpadores o similares.