Introducción
India, junto con China, son y seguirán siendo los motores del crecimiento de la industria mundial de pigmentos. Esta es la conclusión de un estudio realizado por el departamento de estudios de mercado de JM Financial en 2020. India también está aumentando sustancialmente la demanda interna y el volumen de exportación. Con una tasa de crecimiento del PIB del 11% prevista para los próximos 5 años, los fabricantes se están centrando en satisfacer las expectativas de los usuarios finales, que se mueven constantemente al ritmo de las tendencias de la moda. Además, su reto es mayor debido al comportamiento crítico del flujo de sus polvos a lo largo de todo el proceso de producción. Aquí nos gustaría presentar una serie de procesos de molienda que presentan soluciones adecuadas y rentables para la molienda fina de una amplia variedad de pigmentos secos utilizados en la industria.
Por qué la molienda desempeña un papel importante en la calidad de los pigmentos:
Los pigmentos están presentes en muchas aplicaciones. Se utilizan para colorear otros materiales como pintura, tinta, plástico, tejidos, cosméticos e incluso alimentos. Por un lado tenemos los pigmentos secos insolubles, y por otro los colorantes en forma de compuesto líquido o soluble. Como resultado de esta forma seca, la intensidad y la coloración de los pigmentos están fuertemente influenciadas por la finura y la forma de sus partículas. Así, una molienda más eficaz puede dar lugar a pigmentos más intensos al mejorar la dispersión del pigmento en el material coloreado. Además, el tamaño y la forma específicos de las partículas confieren un aspecto particular a la superficie. Se modifican la absorción y la refracción de la luz, lo que a su vez afecta a la coloración.
Criterios que deben tenerse en cuenta al elegir la tecnología de molienda:
Como ya se ha mencionado, existe una gran variedad de pigmentos con orígenes muy distintos. Los más antiguos son los pigmentos naturales, como el ultramarino natural hecho a partir de minerales y el carmín hecho a partir de insectos. Hoy en día, la mayoría de los pigmentos utilizados son de origen sintético. Ejemplos de pigmentos orgánicos son la ftalocianina o la quinacridona y ejemplos de pigmentos inorgánicos son el óxido de cromo o el óxido de hierro.
Dependiendo del origen, es obvio que cada uno de estos pigmentos es el resultado de un proceso particular con etapas de producción específicas como la purificación, la síntesis, la oxidación, la calcinación, la precipitación, etc. Por lo tanto, para definir la operación de molienda que debe realizarse posteriormente, siempre debemos tener en cuenta el comportamiento y las propiedades del producto resultante de este proceso. Una posibilidad es que el pigmento ya presente partículas elementales muy finas y el único proceso posterior necesario sea la desaglomeración. En este caso, la tecnología de molienda a utilizar no debería incluir una velocidad de impacto elevada. Lo contrario ocurre también con los pigmentos para esmalte. Estos materiales pueden tener una dureza de hasta 9 Mohs y sólo puede utilizarse la molienda por chorro.
Por todas estas razones, es necesario conocer las características del pigmento antes de poder seleccionar la tecnología de molienda más adecuada.
Condux® molinos mecánicos de impacto fino
Los molinos de impacto rotativos se utilizan para la molienda fina de materiales blandos y semiduros. La zona de finura típica para el tamaño medio de las partículas oscila entre 20 y 500 µm. Se alcanzan velocidades circunferenciales de entre 25 y 150 m/s. También puede ofrecerse una versión en funcionamiento contrarrotatorio con hasta 250 m/s. El caudal de aire, que depende del tipo de rotor, garantiza una molienda a temperatura estable.
El rotor está montado sobre un eje horizontal. El sellado del eje se basa en las altas velocidades circunferenciales en el eje con laberintos sin contacto. El producto se alimenta centralmente a través de la puerta y sale de la máquina con el aire, que al mismo tiempo realiza tareas de transporte y refrigeración.
Las características de estos molinos los hacen perfectamente adaptados a los pigmentos, para los que es necesaria la desaglomeración, por ejemplo después de una etapa de secado. Además, el fácil acceso tras abrir la puerta frontal permite limpiarlos en poco tiempo cuando se cambia el color. Por otra parte, la amplia gama de herramientas de molienda que pueden montarse en los molinos Condux® permite utilizarlos para procesar diversos productos y obtener diferentes finuras.
Tabla 1: Datos de referencia de Condux® 300
| Producto | Finura [µm] | Finura [µm] | Capacidad [kg/h] |
| Azul ultramar | d50 = 1.85 | d99 = 3.1 | Alrededor de 200(*) |
| Rojo tartrazina | d50 = 9.4 | d99 = 23 | Alrededor de 89(*) |
| Azul de pigmento orgánico | 24% > 63 | 2% > 250 | 600 |
| Base de preparación del pigmento PVB | d50 = 99 | d90 = 255 | 340 |
| Óxido de cinc | d50 = 6.4 | d90 = 14 | 1490 |
(*) Diseño con disco de pasador contrarrotante
ConJet® Molinos de chorro de lecho de alta densidad
ConJet® son molinos de chorro en espiral equipados con una rueda clasificadora dinámica que crea un lecho de material de alta densidad dentro de la cámara de molienda. Se utilizan para la reducción de tamaño de materiales blandos a duros. El gas de molienda se suministra a través del distribuidor anular de gas de molienda. El gas entra en la cámara de molienda a través de boquillas, se expande y forma chorros a alta velocidad. El material a moler entra en la cámara de molienda mediante un inyector o gravimétricamente a través de una válvula, tangencialmente a través de un tubo de alimentación corto, es recogido por el chorro de gas, acelerado y triturado por impactos partícula a partícula. El gas expandido transporta las partículas trituradas a la rueda clasificadora accionada mediante un motor regulable. El material fino correspondiente a los parámetros establecidos se descarga del molino con el gas expandido. Las partículas de mayor tamaño vuelven a la zona de chorro para ser rectificadas.
Este principio de funcionamiento de la ConJet® es especialmente adecuado para la producción de pigmentos. La elevada velocidad de impacto proporciona una gran finura, por ejemplo d99 = 5-7 µm, al moler pigmentos minerales. El molino clasificador controla perfectamente la distribución granulométrica, que es ajustable, estrecha y libre de partículas de tamaño excesivo. Además, el libre acceso a través de una puerta frontal montada sobre bisagras significa que la operación de limpieza en el ConJet®, es fácil y rápida.
Tabla 2: Datos de referencia para ConJet® 50
| Producto | Finura d50 [µm] | Finura [µm] | Capacidad [kg/h] |
| Pigmento orgánico amarillo | 1.5 | d99 = 6.6 | alrededor de 134 |
| Pigmento orgánico magenta | 3.2 | d99 = 9.8 | 81 |
| Pigmento orgánico rojo | 1.5 | d99 = 5.5 | 193 |
| Pigmento orgánico fluorescente | 3.3 | d99 = 9.1 | 104 |
| Óxido de hierro sintético | 0.94 | d99 = 5.9 | 92 |
| Dióxido de titanio | 0.9 | d97 = 2.8 | 103 |
| Dióxido de titanio | 2.2 | d97 = 6.5 | 243 |
s-Jet® Molinos de chorro de vapor
s-Jet® es un sistema de molienda por chorro que ofrece las ventajas de la molienda en seco con vapor sobrecalentado. Se utiliza para la molienda ultrafina de materiales blandos a extremadamente duros en un lecho fluidizado. Mediante el uso de un clasificador de aire integrado en el molino, se limita el tamaño máximo de las partículas y es posible alcanzar una finura de rango submicrónico.
El uso de vapor sobrecalentado como medio de molturación en lugar de aire aporta importantes ventajas. La energía del chorro, que es considerablemente superior a la del aire (pueden alcanzarse velocidades de chorro de hasta 1.200 m/s), aumenta el aporte discreto de energía, y la energía cinética de impacto de las partículas del producto se multiplica por cuatro. Este es el punto más decisivo para obtener finuras en el rango submicrónico. Además, como el vapor tiene una velocidad del sonido considerablemente mayor que el aire, también aumenta la velocidad posible del flujo periférico dentro de la rueda clasificadora y, con ello, las fuerzas de aceleración que afectan al producto que se está clasificando.
Debido a la elevada temperatura del vapor, superior a 300°C, y al aumento de la superficie de las partículas en el proceso de molienda, la humedad contenida en las partículas se evapora. Además, los molinos s-Jet® ofrecen la posibilidad de secar o, al menos, finalizar la operación de secado de los pigmentos. De este modo, el proceso s-Jet® permite aprovechar al máximo la energía procedente de la presión y la temperatura, moliendo simultáneamente en grados muy finos y consiguiendo contenidos de humedad residual tan bajos como el 0,5 %.
Tabla 3: Datos de referencia en s-Jet® 500
| Producto | Finura d50 [µm] | Finura d99 [µm] | Capacidad [kg/h] |
| Óxido de hierro sintético | 0.07 | 0.37 | 61 |
| Negro de carbón | 0.6 | 3.6 | 28 |
| Negro de humo | 1.0 | 9.2 | 94 |
| Óxido de cinc | 0.13 | 0.35 | 6.1 |
| Óxido de cinc | 0.87 | 4.8 | 183 |
| Dióxido de titanio | 0.13 | 0.34 | 191 |
| Pigmentos cerámicos | 0.6 | 1.95 | 26 |
| Pigmentos cerámicos | 0.9 | 4.6 | 102 |
Protección contra explosiones de polvo
Si el producto que se tritura es un pigmento orgánico, los valores característicos aplicables a la explosión de polvo requieren una atención especial. Se trata principalmente de la energía mínima de ignición, la temperatura de ignición y el valor Kst. En función de estos datos y cuando se superan los límites, es necesario disponer de una protección adecuada. La primera solución es una construcción de la instalación resistente a los choques de presión que incluya elementos específicos como válvulas de explosión y discos de ruptura. Una segunda solución es operar bajo gas inerte con un control fiable del contenido de oxígeno en la planta.
Resumen
Dado que existe una gran variedad de pigmentos y que los primeros pasos de su proceso de producción les confieren calidades variables, es importante seleccionar y optimizar la tecnología de molienda más adecuada. Condux® Los molinos de impacto mecánicos están bien adaptados para la molienda relativamente gruesa y para la desaglomeración. ConJet® Los Molinos de Chorro de Lecho de Alta Densidad permiten obtener productos más finos con una PSD óptimamente controlada. Los molinos de chorro de vapor s-Jet® alcanzan su máximo nivel de rendimiento en términos de finura, ofreciendo además un efecto de secado. La utilización de la tecnología más adecuada permite tratar pigmentos que a menudo presentan características de fluidez críticas, y alcanzar la finura y calidad requeridas del producto final. Esta optimización del proceso de molturación también añade valor al producto y ahorra energía y otros costes de producción.