BIWABIK, MN — Minnesota Explosives Company fabrica explosivos a granel que se utilizan para fragmentar la roca de taconita en trozos pequeños, lo que constituye el primer paso en la extracción del mineral de hierro. Para producir los compuestos explosivos, se añade nitrato de sodio —un material sólido granular— a una solución corrosiva de nitrato de amonio a alta temperatura.
Anteriormente, el nitrato de amonio se bombeaba a una gran caja abierta denominada «caja de lodos», donde circulaba la solución. Un operario utilizaba una carretilla elevadora para colocar una bolsa a granel que contenía gránulos de nitrato de sodio sobre la caja de lodos y verter su contenido en la solución.
Esta operación solía provocar atascos en la bomba y las mangueras del circuito de recirculación del depósito, lo que hacía que la solución de nitrato de amonio se desbordara de la caja de lodo y se derramara sobre el suelo. Además, requería dos operarios: uno para manejar la carretilla elevadora y otro para vigilar la caja de lodo y detener el proceso de llenado para evitar desbordamientos.
«Queríamos un sistema que eliminara los derrames de la solución», afirma Jon King, director general de operaciones de Minnesota Explosives. Por ello, la empresa sustituyó la caja de lodos abierta por un sistema cerrado de manipulación de materiales compuesto por un descargador de sacos a granel, un transportador de tornillo flexible para manejar el nitrato de sodio y dos depósitos con una capacidad de 230 000 lb (104 000 kg) en los que mezclar el material con la solución de nitrato de amonio. «Salvo por algunos gránulos que, de vez en cuando, hay que barrer y verter en la tolva», comenta King, «ahora es una operación totalmente limpia».
En el nuevo proceso, el nitrato de amonio líquido se introduce en dos depósitos de mezcla aislados que se agitan y se calientan mediante serpentines de vapor. Cuando la temperatura desciende por debajo de un punto de consigna, se activan los agitadores y se alimenta vapor a los serpentines, lo que mantiene la temperatura deseada de la solución.
Un transportador de tornillo flexible transporta el nitrato de sodio granulado desde el descargador de sacos a granel hasta los depósitos calentados, donde se disuelve en el nitrato de amonio. La solución resultante se transfiere a una mesa de mezcla, donde se combina con una mezcla de cuatro combustibles, uno de los cuales actúa como emulsionante. La emulsión se bombea a un depósito de almacenamiento y, posteriormente, a otra zona de la planta, donde se añaden gránulos sólidos de nitrato de amonio mediante un sinfín. A continuación, el producto final se descarga en un camión para su distribución.
Descarga de nitrato de sodio de sacos a granel
Cada lote consume 10.000 lb (4.535 kg) de nitrato de sodio, suministrado en cinco sacos a granel de 2.000 lb (907 kg), que se vacían mediante un descargador de sacos a granel fabricado por Flexicon Corporation, de Bethlehem, Pensilvania. El descargador cuenta con un bastidor extraíble para elevar las bolsas que se acopla a las correas de la bolsa a granel y que se iza con una carretilla elevadora hasta una plataforma situada en la parte superior del bastidor del descargador. A medida que la bolsa se vacía y se alarga, los dispositivos de extensión de bolsas POP-TOP™, montados en la parte superior del bastidor, estiran la bolsa hasta darle forma cónica, lo que facilita la descarga total del material de la bolsa a la tolva.
La interfaz entre la boquilla de la bolsa y la tolva de 3 pies cúbicos (0,085 m³) consiste en un anillo de sujeciónSPOUT-LOCK® situado sobre un tubo telescópicoTELE-TUBE®. El anillo de sujeción crea una conexión de alta integridad y estanca al polvo entre el lado limpio de la boquilla de salida de la bolsa y el lado limpio del equipo. El tubo telescópico se eleva neumáticamente, lo que permite que el anillo de sujeción se acople a la boquilla de la bolsa, y luego se baja, aplicando una tensión descendente continua para estirar la bolsa y mantener la boquilla tensa, evitando así que el material de la boquilla se abombe hacia fuera (creando bolsas muertas) o se hunda hacia dentro (creando restricciones de flujo).
Una válvula de control de flujoPOWER-CINCHER® accionada neumáticamente regula el flujo de material procedente de la bolsa. El dispositivo contiene una serie de varillas curvas y articuladas de acero inoxidable que aprietan la boquilla de la bolsa de forma concéntrica para eliminar fugas, y se abren hasta alcanzar un diámetro mayor que el de la boquilla para permitir una descarga sin restricciones.
Transporte de material a las mezcladoras
El nitrato de sodio granulado se transporta desde la tolva hasta los depósitos de mezcla mediante tres transportadores de tornillo flexibles, también fabricados por Flexicon. Cada transportador, de 20 pies (6 m) de longitud, consta de una espiral de acero inoxidable de alta resistencia, diseñada específicamente, que gira dentro de un tubo exterior flexible de polímero con un diámetro exterior de 4,5 pulgadas (11 cm), accionada por un motor eléctrico de 7,5 hp (5,6 kW) con caja de cambios situada en el extremo de descarga de cada unidad.
El extremo de entrada de cada transportador está equipado con una canaleta en forma de U que actúa como adaptador de carga. Una sección del tornillo giratorio atraviesa la canaleta, y el tornillo impulsa el material a través del tubo. El tubo exterior del primer transportador está acoplado a la tolva mediante un acoplamiento de compresión, y el extremo de entrada del tornillo se adentra en la tolva.
El primer transportador transporta el material desde la tolva con una inclinación de 45 grados y lo descarga en el adaptador de carga de un segundo transportador idéntico conectado en serie; juntos desplazan el material a lo largo de una distancia horizontal de unos 28 pies (8,5 m). El segundo transportador descarga en una válvula desviadora (accionada manualmente mediante un selector de dos posiciones situado en el panel de control), que conduce el producto bien directamente a una mezcladora, bien al adaptador de entrada de un tercer transportador para su traslado a otra mezcladora situada a 16 pies (5 m) de distancia.
Los sensores de proximidad capacitivos supervisan los niveles de material en la tolva y en todo el sistema, indicando al controlador que ponga en marcha y detenga las cintas transportadoras. Los sensores de nivel situados en las zonas de transición (donde la primera cinta transportadora descarga en la segunda y donde la segunda descarga en la válvula desviadora) activan la parada de una cinta transportadora si la transición siguiente está llena; cuando se ha solucionado la situación de nivel alto, el controlador vuelve a poner en marcha la cinta transportadora.
El nuevo proceso eliminó los derrames relacionados con la caja de mezcla, mejorando la higiene de la planta y reduciendo al mismo tiempo el desperdicio de material.
«Es mucho más fácil barrer una pequeña cantidad de material granular que limpiar derrames de líquido, que había que verter en un sumidero y tratar con las aguas residuales», señala King, «y echamos los gránulos que recogemos en la mezcladora, por lo que no se desperdicia material».
Se redujeron los costes al eliminar la necesidad de que una persona supervisara el nivel de la caja de lodos. Ahora, un solo operario realiza todas las tareas de descarga de sacos.