En la revista Le Genie Industrial, en el cuarto tomo de 1852, el ingeniero Meynier describe un aparato patentado para lavar carbones, utilizado en las minas de Brassac (Puy de Dome).
La fabricación de coques de buena calidad exige el empleo de carbones lavados, a los que se les ha retirado la cantidad de esquistos, piritas y materias terrosas, con las que vienen mezclados después de la extracción, y que aumentan inútilmente los costes de transporte y el porcentaje de cenizas que contiene el coque.
El lavado de la hulla está llamado a jugar un importante papel en metalurgia y explotación de ferrocarriles.
Los coques fabricados con hullas lavadas posibilitan un funcionamiento de los altos hornos más regular, hacen que su manejo resulte más fácil, al mismo tiempo que mejoran la calidad de los productos. Su empleo en los cubilotes, u hornos de segunda fusión, disminuye la alteración de las fundiciones y las mejora, con lo que se obtiene una economía notable.
Pero es sobre todo en los coques destinados a la alimentación de locomotoras en los que el lavado de las hullas ha llegado a ser una preparación indispensable.
En los
Annales des mines se publicó una memoria del señor Marsilly, ingeniero de minas, sobre el lavado de la hulla en Bélgica, y sobre las ventajas de los coques purificados. Esta memoria incluye, entre otros, el extracto dirigido en 1848 al Ministro de Obras Públicas por el señor
Lechatelier, sobre la cuestión del lavado de carbones. (
Annales des Mines, t. XVII, pág. 381.)
"Los ferrocarriles", afirma el Sr. Lechatelier, "sólo podrán explotarse bien, en términos de economía y regularidad del servicio, si se utilizan coques de buena calidad para calentar las máquinas locomotoras. Esto se debe a la naturaleza de estas máquinas, que deben consumir en muy poco tiempo, en un foco muy ajustado, cantidades considerables de combustible, y también, hasta cierto punto, a los hábitos de nuestros ingenieros y constructores, la mayoría de los cuales han adoptado para los hogares de sus máquinas las dimensiones utilizadas en Inglaterra, que son demasiado restringidas para el coque nativo; la experiencia lleva sucesivamente a todas las compañías a hacer sacrificios para obtener coque de calidad superior a la que encuentran en el mercado francés.
“Esta tendencia de las empresas está plenamente justificada por los hechos actuales; el coque fabricado en Francia para los ferrocarriles es generalmente de mala calidad; además es de calidad irregular, y esto se produce mediante saltos bruscos que provocan perturbaciones en el servicio.
“La calidad del coque depende únicamente de dos elementos: la friabilidad y el contenido de cenizas. Cuando el coque es friable, produce considerables desechos y su uso resulta costoso; ésta es, además, la única desventaja que podría derivarse de un desarrollo más o menos considerable de esta propiedad.
“El contenido de cenizas ejerce una influencia de suma importancia; La experiencia me había acostumbrado a formular esta regla práctica.
“Cuando la proporción de cenizas no exceda de 6 p. 100, el coque es de buena calidad.
“Más allá de las 6 p.m. 100, hasta las 9 p. 100, todavía podemos usarlo; de 9 a 12 p. 100, es malo, y más allá es detestable.
“Esta fórmula empírica evidentemente no tiene nada de absoluto: porque la disposición e incluso la composición química de las cenizas, según sean refractarias o fusibles, debe tenerse muy en cuenta en la práctica; se aplicó muy bien a los casos particulares que pude examinar.
El coque inglés, independientemente del método de cocción al que sea sometido, y que le confiere una gran solidez, es de una pureza notable; arde en las máquinas sin dejar residuos, ni en la parrilla, ni en los tubos, ni en la caja de humos y en la chimenea.
“El coque de Denain y el coque de Bélgica, en mayor o menor medida, según su calidad, dejan en la parrilla una elevada proporción de cenizas o de escoria; los tubos se obstruyen en su interior por la acumulación de clínker arrastrado por la violencia de la corriente de aire, y se recubren con una cubierta de tierra que impide la transmisión del calor; la caja de humo se llena de cenizas; las paredes y las distintas piezas que contienen, así como el interior de la chimenea, se cubren de una gruesa costra que acaba dificultando el tiro.
“Esta tendencia en la explotación de carbones seguida por las empresas está justificada por los conocimientos actuales. El coque fabricado en Francia para su uso en los ferrocarriles es generalmente de calidad mediocre y también de calidad irregular, y esto se debe a que los
saltos bruscos provocan perturbaciones en el servicio.
“La calidad del coque depende sólo de dos elementos, la friabilidad y su contenido en cenizas. Cuando el coque se desmenuza, produce desperdicios considerables y su uso se vuelve costoso; esta es, además, la única desventaja que puede resultar del desarrollo más o menos considerable de esta característica.
“El contenido de cenizas ejerce una influencia de suma importancia. La experiencia me había acostumbrado a formular esta regla práctica.
“Cuando la proporción de cenizas no excede del 6 p. 100, el coque es de buena calidad.
“Por encima del 6 p. 100, hasta el 9 p. 100, todavía podemos usarlo; del 9 al 12 p. 100, es malo, y más allá es detestable.
“Esta fórmula empírica evidentemente no tiene nada de absoluto: porque la disposición de las máquinas, la naturaleza y extensión del servicio que deben realizar, e incluso la composición química de las cenizas, según que sean refractarias o fusibles, deben tenerse muy en cuenta a la hora de la práctica; pero se adaptó muy bien a los casos particulares que pude examinar.
“El coque inglés, independientemente del método de cocción al que sea sometido, y que le confiere una gran solidez, es de una pureza notable; se quema en las máquinas sin dejar residuos, ni en la parrilla, ni en los tubos, ni en la caja de humos y en la chimenea.
“El coque de Denain y el coque de Bélgica, en mayor o menor medida, dependiendo de su calidad, dejan una elevada proporción de cenizas o materiales de escoria en la rejilla; los tubos se obstruyen en el orificio, por la acumulación de clínker transportado por la violencia de la corriente de aire, y se recubren con una cubierta de tierra que impide la transmisión del calor; la caja de humos se llena de cenizas; las paredes, las distintas estancias que contienen, así como el interior de la chimenea, se cubren de una gruesa costra que acaba dificultando el tiro.
“La calidad de estos distintos coques varía con la pureza de los carbones utilizados; esta pureza depende en sí misma de su composición química y del cuidado puesto en su extracción.
“Estoy convencido de que la cuenca de Valenciennes puede suministrar coque de excelente calidad para las locomotoras: bastaría con aplicar al carbón los procesos de lavado y de preparación mecánica utilizados a gran escala en varias cuencas hulleras, y en particular en
Commentry. De este modo podríamos eliminar del carbón naturalmente puro las piritas y materiales pétreos que el incomprensible interés de los productores deja en el coque, y que muchas veces lo hacen inadecuado para el servicio de locomotoras.
Podríamos utilizar las hullas que encuentran difícil salida para obtener una composición regular,
esencialmente favorable al funcionamiento de las máquinas. Llevo mucho tiempo intentando que en Denain se realicen pruebas en este sentido; pero no veo que se hayan tomado en serio. El lavado del carbón ya ha permitido aplicar carbón de mala calidad a diversos usos industriales; fomentando la difusión de este método estaríamos prestando un importante servicio a la industria en general; porque en Francia faltan combustibles de primera calidad, necesarios para determinadas manufacturas delicadas; Por lo tanto, no estaríamos haciendo algo útil sólo para los ferrocarriles.»
El lavado de la hulla, según el señor Marsilly, sólo se ha desarrollado parcialmente desde 1840; En aquella época, este proceso se utilizaba en la mina Bert (Allier). Posteriormente, la comisión encargada por el Ferrocarril del Norte de estudiar los medios para mejorar la fabricación del coque no tardó en reconocer que la pureza del carbón era una condición esencial para una buena fabricación.
Citamos algunos extractos de la Memoria del señor de Marsilly:
“El lavadero instalado en la cuenca de Mons consta de una caja de madera dividida en dos compartimentos desiguales separados por un tabique que no llega hasta el fondo de la caja, de modo que se comunican entre sí por el fondo: en el más grande hay una reja sobre la que se echa el carbón; En
el más pequeño se mueve un pistón; el dispositivo se llena de agua hasta cubrir el carbón; el pistón, al descender empuja el agua por la parte inferior subiendo por el otro compartimiento a través de la parte inferior de la rejilla, levantando el carbón y el esquisto y se retira cuando el pistón sube. Las pizarras, al ser más densas que el carbón, se elevan a menor altura, para el mismo volumen, que este último, y caen más rápidamente al fondo cuando el agua se retira. El resultado es que después de algunos movimientos del pistón los esquistos se depositan sobre la rejilla y el carbón lavado se puede retirar sin apenas tocarlo; una segunda rejilla, formada por barras de hierro espaciadas 0,10 m. y colocadas 0,12 m. por encima de la primera, facilita la extracción; la pala pasa sobre las rejas, recoge sólo el carbón lavado y no toca la pizarra que se acumula entre las dos rejillas.
“Cuando los esquistos llegan al nivel de la segunda rejilla, esta se retira para sacarlos; luego se reemplaza y la operación continúa. De vez en cuando es necesario añadir agua, lo que suele hacerse mediante grifos que conducen a la caja de madera.
“Todos los lavaderos actualmente instalados en la cuenca de Mons tienen más o menos
casi las mismas dimensiones de la siguiente manera:
- Longitud total de la caja 1,585 metros
- Ancho total de la caja 1,300 metros
- Altura total de la caja 1,200 metros
“Los dos compartimentos tienen el mismo ancho; la longitud del mayor es 1,57 metros y la del más pequeño es 1,48 metros.
“La superficie del pistón es prácticamente igual a un tercio de la de la la rejilla.
“La cantidad que se carga en el cajón suele ser de un hectolitro de carbón, del que retiramos los trozos grandes.
“Cuando el lavadero está situado cerca del pozo de la mina y de los hornos de coque, por lo que el carbón necesita poco transporte, tres trabajadores pueden lavar en una jornada de doce horas de 160 a 200 hectolitros.
“Cuando está cargada la rejilla, dos trabajadores mueven el pistón; el tercero extiende y remueve el carbón sobre la parrilla; cuando termina la operación, carga el carbón lavado en una carretilla que el primer trabajador descargará a cierta distancia, mientras el segundo trae el carbón
para lavar.
“El número de carreras del pistón varía según la limpieza natural del carbón; en promedio, se necesitan no menos de 15 a 20 movimientos para lavar, y aun así el lavado nunca es completo.
“Los trabajadores están trabajando duro; les damos de 3 a 4 céntimos por hectolitro de carbón para lavar.
“Se pueden ver los resultados obtenidos en general; por cada 100 hectolitros de carbón sacado de la mina se obtienen:
Carbón lavado 89 hectolitros.
Pizarras 2 hectolitros.
Residuos compuestos de carbón pequeño que pasa por la rejilla 9 hectolitros.
“El carbón lavado contiene de 3 a 4 p. 100 de cenizas, de las cuales 1 a 2 p. 100 provienen de materias extrañas que un lavado más profundo podría eliminar. Las pizarras sólo contienen una cantidad insignificante de carbón.
“Los residuos se componen de un 20 a un 25 por ciento de materia extraña, y de un 75 a 80 por ciento de carbón. De esta forma las impurezas se concentran aquí. Este hecho no es sorprendente, los esquistos que alteran la pureza del carbón son más friables que él mismo y se reducen a polvo más fino; por lo tanto, es natural que al final se concentren y lo ensucien mucho más.
“Si restamos de los residuos los materiales de esquisto que se encuentran allí, vemos que en resumen el lavado del carbón separa de 5 a 6 p. 100 de materiales extraños que contenía, y da una pérdida de carbón de 7 a 8 p. 100.
“Decimos pérdida, porque el precio que tiene este residuo es muy bajo, pues lo vendemos a 20 céntimos el hectolitro y, sin embargo, es difícil de vender, por lo que lo utilizamos en la medida de lo posible para calentar las calderas instaladas cerca de los pozos.
“Estas cifras se aplican a la mayoría de los carbones grasos de las cuencas de Mons y Centre, con los que, en condiciones normales de extracción, fabricamos un coque que contiene de 9 a 10 p. 100 de cenizas; Está demostrado que estas cifras varían según el grado de limpieza y dureza del carbón, pero pueden considerarse como promedios,
“Dicho esto, el precio de coste del hectolitro de carbón lavado se establece de la siguiente manera:
“100 hectolitros de carbón sin lavar, a 0,80 céntimos el hectolitro, cuestan 80 francos.
“De estos 100 hectolitros el desperdicio en carbón menudo es de:
“89 hectolitros, a 20 céntimos el hectolitro 1,78 francos
Diferencia. 78,22 francos
“Costos de lavado:
“La mano de obra, a 4 céntimos el hectolitro sin lavar. 4 francos
Total. 82,22 francos
“Este precio es al que se deben vender los 89 hectolitros lavados, para que no experimentemos ninguna pérdida; de lo cual se deduce que el hectolitro debe venderse a 0,923 francos, y que el coste del lavado, incluidos los gastos generales y varios, asciende a 93 céntimos por hectolitro de carbón lavado.
“Sería más caro si el carbón costara 1 franco en lugar de 80 céntimos el hectolitro.
“En algunos casos, el desperdicio es mayor y la mano de obra más cara, y el coste alcanza los 19 céntimos. En otros casos, baja a 10 céntimos.
“Si queremos calcular el precio de coste por tonelada de carbón lavado, encontramos:
Precio de coste, por tonelada de carbón lavado. 1,46 francos.
“Se divide de la siguiente manera:
Personal. 0,51 francos
Costes generales y varios. 0,12 francos
Desperdicios. 0,83 francos
Total. 1, 46 francos
“Suponiendo que el rendimiento de coque sea de 66 p. 100, el precio de coste de la tonelada de coque elaborado con carbón lavado se incrementaría en 2 francos. 19 céntimos.
“Efectivamente, este es el aumento de los gastos que hoy supone el lavado del carbón en la fabricación de coque en la cuenca de Mons; es aproximadamente equivalente a los costes de fabricación en sí.
“En resumen, el lavado, tal como se practica actualmente, elimina de 4 a 5 p. 100 de los materiales de esquisto que se encontraban en el coque, todavía quedan de 4 a 2 p. 100 de materias extrañas que se podría separar, y se aumenta el precio por tonelada en unos 2 francos y 20 céntimos.
“El lavado tiene la gran ventaja de reducir el contenido de cenizas en el coque desde el 9 a 10 p. 100 a un contenido uniforme y regular de 5 a 6 p. 100, pero tiene el inconveniente de no ser del todo completo y sobre todo de que cuesta muy caro.
“Este alto precio proviene de la mano de obra, y especialmente del desperdicio.
“Todo lo que tenga por efecto reducir la cantidad de menudos que atraviesan la rejilla, sin aumentar el coste, permitirá, por tanto, lograr un ahorro en los costes de lavado.
“La forma más sencilla que se nos ocurre para evitar tanto desperdicio es utilizar rejillas muy finas y separar primero el polvo por medio de un tambor cónico, perforado con agujeros tan pequeños como que los intervalos libres de la rejilla.
“Las rejillas que se utilizan generalmente son de mimbre o alambre. espaciados por 0,001 metros; las de mimbre son económicas, pero por muy ajustadas que estén, tienen aberturas desiguales y dejan pasar mucho carbón. Las rejillas de alambre funcionan bien durante unos días con uy buenos resultados, pero con el tiempo los alambres se desplazan y presentan ciertas aberturas demasiado amplias; además, como los alambres no están entrelazados, pueden pasar pequeños trozos de carbón planos y de sólo un milímetro de espesor, cualquiera que sea su longitud y su anchura.
“Pero para que el lavado funcione bien, sobre todo cuando se utilizan rejillas tan finas, es necesario separar primero el polvo, cuyo efecto es muy perjudicial, porque obstruye los orificios e impide el paso del agua. Ésta pasa bien cuando es empujado hacia atrás por el pistón que desciende, pero cuando sube sólo retrocede con dificultad; además, en la mayoría de los lavaderos, hay un vacío entre la rejilla y el agua de abajo; allí se acumula el aire, que forma una especie de colchón que se expande o comprime, según si el pistón sube o baja. El resultado es que se pierde una parte importante de la fuerza empleada, y que la separación de los carbones menudos se produce en el dispositivo en tanta proporción como si se hubiera hecho previamente utilizando un tamiz de la misma finura que la rejilla.
“Es mediante esta primera separación que los lavaderos están lavando ya el carbón; lo purifican aún más separando las piedras más grandes, que caen al fondo; pero los más pequeños quedan en el carbón, y se distinguen perfectamente en el coque hecho con carbón lavado;
“Esta imperfección se debe a dos causas: 1° las dimensiones del lavadero; 2° No clasificar el carbón por orden de tamaño.
“1° El defecto del dispositivo descrito es que tiene dimensiones demasiado grandes; la relación entre la superficie del pistón y la de la rejilla es muy pequeña, esto requiere una gran carrera del pistón para una baja oscilación de agua en el compartimento grande; lo que resulta en una importante pérdida de fuerza y remolinos que perjudican la separación de los materiales más pesados.
“2º Si estos están por debajo del carbón, no es sólo en virtud de su densidad; también se debe a que su volumen no es demasiado pequeño en comparación con el del carbón.
“Tomemos un trozo grande de carbón y un trozo muy pequeño de esquisto al mismo nivel en la caja; cuando el agua sube, elevará este último más que el carbón, aunque tiene mayor densidad, porque su volumen es mucho menor; por la misma razón caerá menos rápidamente al fondo cuando haya cesado el movimiento ascendente del agua y se retire; Incluso puede suceder si el trozo de carbón es tan grande, que no se levanta para nada con el agua, mientras que las piedras pequeñas sí.
“Por tanto, podemos entender que, a falta de una clasificación por tamaño, los materiales de esquisto permanecen en el carbón y alteran su pureza.
“Las condiciones para un lavado económico y completo son, por tanto, las siguientes: 1° separación previa del polvo y clasificación por orden de tamaño; 2° utilización de dispositivos más pequeños, donde la superficie del pistón ya no difiere tanto de la de la rejilla.
El señor Marsilly concluye estas consideraciones sobre la importancia de los procesos de lavado señalando que mejoran la calidad del carbón y reducen su precio.
Citando las opiniones de ingenieros tan competentes como las de los señores Lechatelier y Marsilly, nuestro objetivo era familiarizar a nuestros lectores con las ventajas de utilizar coques procedentes de carbón lavado.
Completamos este trabajo con la descripción, que debemos a la amabilidad del Sr. Meynier, de los procesos de clasificación y el nuevo dispositivo de lavado del carbón utilizado en las minas de Brassac (Puy-de-Dôme).
También nos hubiera gustado detenernos en el sistema mecánico para clasificar y lavar de los señores Bérard y Cª, que patentaron en Francia y en casi todos los estados vecinos, y que se utilizan hoy en las principales minas de Bélgica, Saint-Étienne, Loira, Creuzot, etc. Esperamos que los autores tengan la amabilidad de ponernos a nuestra disposición sus dibujos y documentos a este respecto.
También tenemos que hablar del aparato continuo del señor Frœlich, patentado hace algún tiempo en Francia y en otros países, y que, construido sobre principios mecánicos diferentes, se basa naturalmente también en la diferencia de gravedad específica. Este aparato sólo realiza el lavado propiamente dicho, el autor no se fija en la primera operación, la de clasificación, como esencial en el trabajo,
CLASIFICACIÓN DEL CARBÓN EN LAS MINAS DE BRASSAC (PUY-DE-DOME).
El dispositivo utilizado en las minas de Brassac, para clasificar el carbón según su tamaño, y obtener los menudos de carbón destinados a ser lavados, para luego utilizarlos en la fabricación de coque, consta de tres cribas superpuestas, sobre las que se vierte el carbón, a su salida del pozo, mediante una jaula basculante.
La primera criba está inclinada 41 grados; se compone de varillas de hierro redondo de 22 milímetros de diámetro, colocadas en paralelo y separadas 41 milímetros.
La segunda criba se sitúa debajo de la primera, con una inclinación de 43 grados; está construida con malla de alambre; las mallas del enrejado tienen 2 centímetros cuadrados de sección.
La tercera criba está inclinada 45 grados; las mallas, que también son de alambre de hierro, tienen una sección cuadrada de un centímetro de lado.
El carbón, a la salida del pozo, mediante la jaula basculante se lleva en la vagoneta que también se utiliza para el transporte en el interior de la mina: en el momento preciso la vagoneta que contiene 5 hectolitros se voltea utilizando este dispositivo, y el carbón se precipita en la primera criba, guiado en su caída a través de los compartimentos.
Todos los trozos que tienen dimensiones superiores a 4 centímetros ruedan a lo largo de la primera criba para asentarse hacia el final de la misma.
Lo mismo ocurre con los trozos de volumen inferior a 41 milímetros que pasan a clasificarse de la misma manera, cayendo del primer tamiz al segundo, y de este último al tercero, para depositarse de la siguiente manera: Los trozos de un volumen de 2 a 4,2 centímetros de lado quedan en la parte superior, debajo los trozos de 1 a 2 centímetros se sitúan en una caja especial, y finalmente los menudos de carbón, de los cuales los fragmentos más grandes tienen menos de 1 centímetro de sección, en otra caja; además, unos compartimentos, denominados compartimentos de parada, están destinados a devolver a la criba las partes del carbón que podrían proyectarse hacia el fondo de la criba, al chocar contra los alambres de hierro.
Una vez clasificado el carbón, el producto de los dos compartimentos, hacia el final de la barrera, es clasificado a mano por los niños, que retiran todas las partes de esquisto, lo que resulta fácil, dada la pequeña cantidad de carbón que cae de una vez.
Por lo que respecta a los menudos de carbón, contenidos en las cajas, son cargados directamente en vagonetas, que son llevadas por las vías, y se llevan por separado al lavadero, de donde salen completamente libres de las esquistos o partes terrosas que contenían. El carbón menudo de Brassac contiene, cuando sale del pozo, de 10 a 12 p. 100 de cenizas; después de ser sometido al lavado en el equipo del sistema Meynier, no contiene más de lo que la composición química implica, es decir
3 a 4 p. 100.
DESCRIPCIÓN DEL DISPOSITIVO DE LAVADO DE CARBÓN Y MINERALES.
En la memoria anexa a su patente, el Sr. Meynier se expresa de la siguiente manera:
“El considerable desarrollo que se ha producido en el consumo de coque, tras la creación de numerosas líneas ferroviarias, ha llamado la atención de todos los ingenieros de minas sobre la preparación mecánica del carbón, con el fin de hacerlo apto para la fabricación de coque destinado a impulsar las locomotoras.
“El coque destinado al servicio ferroviario debe ser perfectamente puro; el producto de la combustión debe dejar muy poca escoria y la proporción de cenizas no debe exceder de 6 p. 100. Cualquier coque que no cumpla estas condiciones no podrá garantizar a los convoyes un servicio regular y de alta velocidad.
“En general, en Francia ningún carbón puede dar este resultado sin haber sido clasificado con agua. Esto es lo que da gran importancia a las máquina de lavar el carbón. Ya se han utilizado varias máquinas de este tipo, pero como no presentaban las condiciones necesarias de economía y simplicidad, pensamos en prestar un verdadero servicio a la industria del carbón, permitiéndole utilizar la máquina con corriente de agua intermitente que el Sr. Meynier acaba de establecerse en las minas de la cuenca de Brassac y, por tanto, el resultado no deja nada que desear para el lavado del carbón.
“Nuestro dispositivo se basa en un principio completamente diferente de lo que se ha hecho hasta ahora y, en particular, de la máquina Berard, que combina clasificación y lavado.
“Para comprender plenamente la diferencia que existe entre la naturaleza de las dos máquinas, recordaremos que el principio del lavado del carbón se basa en la diferencia de gravedad específica que existe entre el carbón, las pizarras, las piritas de hierro y los materiales térreos que van mezclados en los menudos de carbón cuando sale de la mina. Si ponemos una mezcla de esta naturaleza en suspensión en agua, cada uno de los cuerpos que la componen precipitará al fondo del agua con una velocidad proporcional a su densidad, y como el carbón es el más ligero, quedará en la parte superior, y así quedará separado de las materias extrañas que alteran su calidad.
“La caja de pistón ordinaria, como la máquina Bérard, realiza este trabajo poniendo el carbón sobre una tela metálica colocada en el centro de una caja llena de agua, que lleva en un lado un pistón que da al agua un movimiento más o menos acelerado, subiendo y abajando, dependiendo de si el pistón se sumerge más o menos rápidamente en el agua que cubre la malla metálica.
“El movimiento ascendente levanta el material a lavar, y el carbón mezclado con su esquisto, al estar suspendido en el agua, puede luego retroceder en el orden indicado anteriormente; pero el pistón, al ascender, da un movimiento precipitado hacia abajo al agua, que luego obliga al carbón a caer, con los materiales que lo acompañan, más rápido de lo que permite su grado de gravedad específico. El resultado de este contra movimiento es que el material a lavar debe agitarse durante un tiempo bastante largo para poder clasificarlo según su orden de densidad; el retorno del agua a través del carbón, si bien dificulta la velocidad de clasificación del esquisto, se supone que lixivia la tierra y tiene su utilidad.
En la máquina con flujo de agua intermitente, esta operación también se realiza sin afectar a la velocidad de separación de la pizarra; constituye la segunda parte de la operación.
“El principio de la máquina de corriente de agua intermitente rectifica lo defectuoso de las máquinas de caja de pistón: se coloca una malla metálica o una placa perforada, en posición ligeramente inclinada, en una caja de chapa; esta placa está destinada a recibir el carbón o mineral a lavar. Debajo de esta placa sale una corriente intermitente de agua, mediante una bomba de aspiración y repulsión que opera a una velocidad de 30 golpes por minuto; Cada golpe del pistón levanta los materiales a lavar y los suspende en el agua. Como no hay retorno de agua, no hay causa que obstaculice los materiales así puestos en suspensión; y en el intervalo de una carrera del pistón a la siguiente, el orden de deposición por densidad se produce según el grado de su gravedad específica, que se produce instantáneamente; el carbón, como ya hemos dicho, queda en la parte superior, y como el agua proyectada por cada golpe del pistón se ve obligada a fluir, lleva consigo el carbón a un segundo compartimento, para eliminar la parte terrosa que lo acompaña y someterlo a la operación denominada lixiviación mencionada anteriormente. La máquina así ligada a este principio sólo consta de una bomba de aspiración y repulsión puesta en movimiento mediante una manivela, y el número de cajas que queremos poner en funcionamiento. La misma bomba se utiliza para varias cajas. Esta máquina, de precio mínimo, no presenta complicaciones y, en consecuencia, realiza un trabajo muy regular y económico.»
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA QUE SE MUESTRA EN SECCIÓN Y PLANTA, FIG. 1 Y 2, PL. 67 Y 68.
La máquina de flujo de agua intermitente consta de:
1° De una bomba de succión E, cuyo mecanismo se calcula de manera que eleve el material a lavar 15 centímetros en cada una de las cajas que se desee que trabajen juntas.
La bomba E, que es suficiente para 4 cajas, puede dar por carrera de pistón y por caja 1 hectolitro y medio de agua, cantidad necesaria para elevar el material a lavar 15 centímetros. El agua que sale de la bomba se envía hacia el interior de una tubería general J, es decir, que se comunica con cada una de las cajas a través de los tubos de unión H y H'.
El tubo J se puede extender en sus extremos, para poder añadir dos nuevas cajas, siendo la misma bomba suficientemente potente como para alimentar 4 cajas.
Las tuberías H H' cuentan con válvulas h h’ cuya finalidad es poder operar las cajas de forma aislada, si la necesidad del servicio así lo requiere.
La manivela B, que da movimiento al pistón de la bomba, dispone de una corredera, y podemos, aflojando la tuerca c, modificar la distancia del radio c d, de modo que la bomba produzca solo la cantidad de agua necesaria para el funcionamiento del número de cajas que queremos tener en funcionamiento. Esta bomba se coloca encima de un tanque de agua e e usando dos largueros de
madera f f' a los que está atornillada.
Las cajas MN están fabricadas en chapa; están divididos en dos compartimentos por una chapa g, también de chapa. Una placa U, hecha de zinc perforado, cuyos orificios tienen aproximadamente 8 milímetros de diámetro, se coloca de i a i’ sobre un marco fabricado en hierro J, atornillado al cuerpo de la caja. Entre el extremo i' de esta placa U y la parte R del plano inclinado, que es de chapa no perforada, encontramos un hueco i R (fig. 1) y R' (fig. 2), destinado a conseguir deshacerse del esquisto que puede caer en el compartimiento N, cuando hay demasiado en el compartimiento de lavado. Este hueco se cierra mediante una válvula cónica R" en madera, sujeta por dos tornillos R''' con los que se puede mover hacia arriba y hacia abajo según se desee, sin interrumpir el funcionamiento.
Cuando el compartimiento N está completamente lleno de esquisto, se vacía abriendo la puerta Q, mantenida cerrada por el gancho q’. La presión del agua expulsa fácilmente el esquisto acumulado allí.
El compartimento M también se puede vaciar con el tubo de desagüe P.
En el frente de la caja M N se encuentra una segunda placa perforada Y e Y', apoyada sobre barras de hierro que le dan la forma del fondo de un barco; los dos extremos de esta última placa disponen de dos orejas de chapa en Y, para retener el agua y el carbón que son arrastrados por la corriente de agua que sale de la caja.
Encima de la parte más alta de la placa perforada U de la caja se coloca un embudo de madera K (fig. 1) y K' (fig. 2), cuya parte inferior deja sólo un paso de 12 centímetros, para introducir el carbón en el dispositivo.
Para facilitar la maniobra del trabajador se colocan varillas de hierro en zzzz al nivel del desagüe de agua, para sostener la balsa de madera que utiliza el trabajador para facilitar el arrastre del carbón por la corriente de agua.
REALIZACIÓN DE LA OPERACIÓN.
La bomba puesta en movimiento con una velocidad de 30 golpes por minuto, el carbón se transporta en vagones L L' en el nivel superior del embudo K, e introducido en el dispositivo en pequeñas cantidades a la vez, pero de manera continua. Obtenemos este movimiento ya sea con la ayuda de un trabajador que arroja este carbón con una pala, o usando una cornamusa que levanta una válvula.
El carbón llega así a la parte más alta de la placa perforada, y en pequeñas cantidades a la vez, es levantado por el movimiento de agua producido, cada dos segundos, mediante la bomba de repulsión. El material a lavar queda así en suspensión, y no es empujado sobre la placa por ningún movimiento del agua de arriba a abajo, cae en el intervalo de dos chorros de bomba, en el orden prescrito a cada cuerpo por su peso específico; la pizarra se asienta inmediatamente sobre la placa de zinc U y el carbón ocupa el nivel superior. Cuando la caja N está completamente llena, el exceso de carbón y agua son aspirados al segundo compartimento Y, y luego el agua que llega con gran velocidad lava el carbón, y escapa por los agujeros de la placa Y, llevándose consigo la tierra y los materiales impalpables que aún podría contener. El flujo de carbón que sigue llegando a la placa Y siempre empuja delante de ella el que allí ya está acumulado, y hace que el carbón completamente lavado llegue, sin ayuda de ningún trabajador, a la plataforma de donde se retira mediante las vagonetas que se sitúan allí para este fin.
Entendemos que en la salida p debemos obtener un flujo de carbón lavado igual al que se introduce en el embudo, menos el esquisto que queda en el dispositivo, y en p' un flujo de carbón completamente libre de esquistos y lodos. Éste es precisamente el resultado obtenido con la máquina actualmente en funcionamiento en las minas de Brassac.
En cuanto al esquisto llena el fondo de la caja, y cuando alcanza un nivel que podría hacer temer su arrastre, bajamos ligeramente la válvula R'', y cae al compartimiento N. Mientras este compartimiento no esté completamente lleno, seguimos introduciendo el carbón; pero una vez lleno paramos la operación y nos deshacemos del esquisto, como indicamos anteriormente. Esta operación requiere apenas cinco minutos de inactividad, ya que en cuanto se cierra la puerta Q, la maniobra comienza de nuevo.
La eliminación de la pizarra se ha hecho perfectamente bien, y el resultado es que no lleva consigo ninguna parte de carbón y que los desechos sólo se componen de materiales extraños al carbón. Como el compartimento N tiene una capacidad bastante considerable, los tiempos de inactividad sólo se producen a intervalos bastante largos; esto varía con el grado de limpieza del carbón.
Puedes lavar carbón de diferentes tamaños con el aparato en cuestión, pero es bueno que coincida con la calidad que quieres lavar. Obtenemos fácilmente la clasificación del carbón a la salida del pozo sin ninguna máquina especial, utilizando, como se describe anteriormente, rejillas de diferentes dimensiones superpuestas entre sí, para obtener uniformidad de tamaño en las diferentes calidades. Esto es lo que está sucediendo en las minas de Brassac y en los principales centros carboníferos de Europa.
El trabajo se realiza con tal grado de perfección que se buscaría en vano un átomo de esquisto en el carbón que sale del aparato; asimismo, el esquisto no lleva consigo ningún material carbonoso. Entonces los residuos sólo representan el material de esquisto contenido en el carbón.
Aunque la máquina parece requerir, a primera vista, una gran cantidad de agua, observaremos que el agua, al salir del aparato, puede volver a la cubeta principal, después de haber depositado el lodo que ella lleva consigo en una serie de cubetas. En consecuencia, se puede utilizar la misma agua constantemente, sin más pérdida que la que queda impregnada en el carbón, y que debe ser repuesta.
Habiendo explicado así la composición y función de nuestro dispositivo de lavado de carbón y minerales, reconocemos que nuestro sistema tiene las siguientes particularidades:
1° Lavado simple y rápido del carbón mediante un único movimiento intermitente ascendente del agua, que levanta el carbón y lo mantiene en suspensión sin reflujo de arriba a abajo; de modo que, en el intervalo de dos chorros de bomba, el carbón y el esquisto se colocan naturalmente, según su orden de densidad, el esquisto en el fondo, el carbón en la capa superior.
2º Utilización de una sola bomba para controlar el trabajo de varias cajas, pudiendo aislar el trabajo de cada caja, es decir suspender el trabajo de una u otra.
3º Mecanismo notablemente simple, fácil de conducir y maniobrar. La operación comprende dos periodos distintos y sucesivos: la deposición de esquisto y la liberación de materiales terrosos, etc., en dos cajas distintas, durante la marcha continua del carbón.
RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LAVADERO DEL SISTEMA MEYNIER.
1° Los esquistos y el carbón, sin haberles quitado previamente el polvo fino, salen por separado sin que sea necesario parar el funcionamiento del aparato, lo que da tan buenos resultados para los carbones friables como para los carbones granulosos.
2º No hay remolinos en el movimiento del agua, que siempre es hacia arriba; los carbones se introducen de manera regular y se mantienen en suspensión a una altura de agua de 15 centímetros sobre la rejilla, y son arrastrados por la corriente de agua, que en ningún caso se opone a la deposición de los esquistos sobre la rejilla. Los lodos se separan del carbón a la salida del dispositivo, sobre una placa cóncava perforada con orificios que dan paso a los mismos, así como al agua reutilizada después de haber circulado en cubetas de deposición.
3º Una potencia de 2 caballos aplicada a mover una bomba de aspiración y repulsión es suficiente para un trabajo de 120 hectolitros por hora con dos cajas. La cantidad de agua utilizada es la misma que la de una caja de pistón normal, es decir, 6 metros cúbicos de agua al día.
El dispositivo no requiere otra reparación que el mantenimiento de las rejillas, que no están, ni mucho menos, tan expuestas como ocurre en las cajas normales.
4° El producto por hora, con carbones cuyos menudos no están separados, es de 120 hectolitros, dando excelentes coques para locomotoras.
Dos cajas de pistón ordinarias, que lavan carbones de los que se han separado los menudos y finos, producen de 12 a 15 hectolitros de carbón por hora. Por lo tanto, es una décima parte del producto del dispositivo, que funciona muy bien con tres hombres para dos cajas. El lavado de los 120 hectolitros es completo, mientras que no siempre es completo para los 15 hectolitros obtenidos en las cajas de pistón.
Los lavaderos similares a las cajas alemanas y con un flujo continuo de agua dan, por hora y por lavadero, de 10 a 12 hectolitros, parte de los cuales debían pasar por cajas de pistón; y, en el caso de los carbones friables, resulta muy inconveniente obtener en los depósitos una gran cantidad de polvo de carbón muy fino, que no puede utilizarse para la fabricación de coque y queda casi sin valor.
Nuestro aparato sustituye a la caja alemana y a la caja de pistón sin tener desventajas, especialmente para los carbones friables, cuyo precio de lavado sube hasta 2,24 francos por tonelada, incluidos los residuos. Cada lavadero utiliza 60 metros cúbicos de agua al día.
El Sr. Marsilly, ingeniero de minas, en sus memorias sobre el lavado del carbón en Bélgica, establece que, para los carbones menudos destinados a la fabricación de coque, y con un valor de 0,80 francos por hectolitro, el precio de coste por tonelada del carbón lavado en cajas de pistón es en mano de obra de 51 céntimos.
Gastos generales y varios. 0,12 francos.
Desperdicios. 0,83 francos.
Se observa que en varios casos asciende a 1,90 francos. podemos tomar 1,70 francos para el precio medio por tonelada de carbón lavado.
Utilizando cajas alemanas, este precio de coste para el carbón se fija en 0,80 francos por hectolitro.
Desperdicios. 1,45 francos
Gastos generales. 0,14 francos
Mediante nuestro proceso, el carbón que se coloca debajo de la rejilla de cribado se descarga en la tolva. Tres hombres son suficientes para dar servicio a dos cajas, y cinco hombres darían servicio a cinco. El carbón lavado a su salida se carga en vagones y se lleva al horno de coque.
El motor representa 1 caballo de fuerza por caja en la máquina de extracción o agotamiento. Aquí está el precio de coste por tonelada de carbón lavado:
Tres hombres ganando 4,50 francos por 1.400 hectolitros o 0,40 francos por tonelada.
Gastos generales, engrase. 0,30 francos
Residuos del 7 % (carbón a 0,80 francos). 0,63 francos
Total por tonelada de carbón lavado. 0,70 francos
Caja de pistón
Mano de obra. 0,60 francos
Gastos generales. 0,15 francos
Residuos. 0,95 francos
Total. 1,70 francos
Por tonelada de coque se obtiene 66 %. 2,55 francos
Diferencia por tonelada de coque. 1,50 francos
Caja alemana.
Mano de obra. 0,66 francos
Gastos generales. 0,14 francos
Residuos. 1,45 francos
Total. 2,25 francos
Por tonelada de coque se obtiene 66 %. 3,35 francos
Diferencia por tonelada de coque. 2,30 francos
Caja Meynier.
Mano de obra. 0,04 francos
Gastos generales. 0,03 francos
Residuos. 0,63 francos
Total. 0,70 francos
Por tonelada de coque se obtiene 66 %. 1,05 francos
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