Proceso de trituración de agregados de basalto en México

Basalto como Material de Agregado

La idoneidad del basalto como agregado se debe a su composición mineral, principalmente feldespato plagioclasa y piroxeno, lo que le confiere alta resistencia a la compresión (típicamente 100-300 MPa) y baja porosidad. Estas propiedades lo hacen ideal para aplicaciones estructurales en concreto y asfalto, donde mejora la integridad y durabilidad de la estructura.

Requisitos Clave de Desempeño

Los agregados deben cumplir criterios rigurosos para garantizar la trabajabilidad, resistencia y durabilidad de la mezcla. Los principales indicadores incluyen índice de forma, planicidad, gradación y limpieza, cada uno influyendo en el comportamiento final del producto bajo esfuerzo, tráfico o exposición ambiental.

Índice de Forma y Planicidad:

La forma de las partículas afecta la densidad de empaque, la relación de vacíos y el espesor de la película de asfalto. Un bajo índice de planicidad (FI), el porcentaje de partículas que pasan a través de un medidor de espesor, es crítico; se prefieren valores por debajo de 25-35% para asfalto, para minimizar la formación de huellas y mejorar la compactación.

Gradación:

Se refiere a la distribución del tamaño de las partículas, que debe ajustarse a curvas continuas o interrumpidas para un óptimo entrelazado. Para concreto, los agregados gruesos (4.75-40 mm) no deben tener más del 5% que pase el tamiz de 4.75 mm, mientras que los agregados finos (0-4.75 mm) requieren un módulo de finura de 2.3-3.1. En asfalto, una gradación más cerrada previene la segregación y asegura una distribución uniforme del ligante.

Limpieza:

Libre de materiales nocivos como arcilla, limo o materia orgánica, los agregados de basalto deben presentar baja absorción de agua (<2%) y bajo contenido de finos (<3% para asfalto). Una alta absorción aumenta la demanda de agua de la mezcla, aumentando el riesgo de fisuras por contracción, mientras que los finos debilitan la adherencia.

El basalto destaca en este aspecto, superando frecuentemente a la piedra caliza en resistencia a la abrasión, lo que lo convierte en una opción ideal para carreteras de alto tráfico.

Flujo Típico del Proceso de Trituración de Basalto

El objetivo es transformar la roca extraída de la cantera (hasta 1 m) en productos que cumplan con las especificaciones, minimizando el consumo de energía y la generación de polvo. Un flujo en circuito cerrado, integrando alimentadores, trituradoras, cribas y transportadores, suele lograr un rendimiento del 80-90%.

Alimentación y Trituración Primaria

El basalto crudo se alimenta mediante un alimentador vibratorio (p. ej., capacidad 200-500 tph) para regular el flujo y eliminar finos/suelo, evitando obstrucciones. La trituración primaria emplea una trituradora de mandíbula, donde una mandíbula fija y otra móvil comprimen la roca a 150-300 mm. Con una abertura de alimentación de 800-1200 mm, maneja 500-1000 tph a 0.5-1 kWh/ton.

Trituración Secundaria

El material de la criba primaria pasa a una trituradora cónica para reducción por compresión a 40-80 mm. El rendimiento alcanza 200-400 tph, aunque las trituradoras de impacto pueden sustituir para operaciones con presupuesto limitado, sacrificando forma a cambio de mayor generación de finos.

Etapa Terciaria / Fabricación de Arena

Para agregados finos (0-10 mm), una trituradora de impacto de eje vertical (VSI) o un fabricador de arena tritura autógenamente mediante colisiones partícula a partícula. La VSI logra 50-150 tph, ideal para arena manufacturada con alta esfericidad.

Cribado, Bucles de Recirculación y Acopio

Cribas vibratorias de varias capas clasifican la salida en fracciones como 0-5 mm, 5-20 mm y 20-40 mm. Los bucles de circuito cerrado, mediante transportadores, retornan los rechazos a las trituradoras, controlando la gradación dentro de ±5%.

Diseño del Proceso para Condiciones Mexicanas

El auge de la construcción en México, impulsado por proyectos como el Tren Maya, depende del procesamiento local de basalto, pero los diseños deben alinearse con normas nacionales e internacionales.

Especificaciones del Producto: Normas Mexicanas e Internacionales

Las normas mexicanas, reguladas para carreteras, enfatizan pruebas basadas en desempeño. Normas clave incluyen:

Para Agregados de Concreto:

Cubre agregados gruesos y finos. Requisitos: Gradación según la Tabla 1 (p. ej., 95-100% retenido en 4.75 mm para tamaño nominal 9.5 mm); planicidad <25%; abrasión (NMX-C-213) <50%.

Para Agregados de Carretera:

Se enfocan en capas no ligadas. Gradación: Continua, con 100% pasando 50 mm, 0-10% pasando 0.075 mm.

Gradación similar (p. ej., 90-100% pasando 37.5 mm para tamaño máximo 25 mm), absorción <1.5-2.5%, pero más estricta en sílice reactiva. Las normas mexicanas son más permisivas con finos, adecuadas para rocas volcánicas locales como el basalto.

Adaptaciones de Diseño:

Incorporar precribado para polvo volcánico y VSI para formas cúbicas que cumplan límites de planicidad. Los circuitos cerrados reducen en 20% la energía de recirculación, vital en sitios remotos.

Ejemplo de Caso: Planta de Basalto de Escala Media en México

Inspirada en operaciones del centro de México (p. ej., cerca de Guadalajara), se considera una planta generalizada de 100 tph procesando basalto para proyectos regionales de concreto y carreteras.

Resumen de la Planta

Entrada: Explosiones en cantera generan <800 mm run-of-mine (ROM) a 120 tph pico, con 10% de material de desecho removido mediante alimentador grizzly.

Productos Finales: Tres fracciones—arena 0-10 mm (30% rendimiento para finos de concreto), 10-25 mm (40% para asfalto), 20-40 mm (30% para capas base).

Etapas Principales de Equipo

• Alimentación y Trituración Primaria: alimentador vibratorio (150 tph) alimenta trituradora de mandíbula PE-750x1060 (entrada <630 mm, salida 80-180 mm).
• Trituración Secundaria: Sobresalientes alimentan trituradora cónica HP (ajuste cerrado 20 mm, salida 20-50 mm). Ajuste hidráulico asegura baja planicidad (<20%), con capacidad 100 tph.
• Trituración Terciaria / Fabricación de Arena: material <50 mm se divide: 20-40 mm pasa al cribado; finos a VSI-7611 (salida 0-10 mm, 50 tph).
• Cribado y Acopio: cribas clasifican en capas; bucles cerrados vía transportadores de 20 m retornan 15% de rechazo.