CAPITULO VI

T R I T U R A C I O N

1.- GENERALIDADES

Operación unitaria o grupo de operaciones relativas a la reduc. de grandes fragmentos de roca. Las partículas más grandes en el producto están en tamaños de 1.4 - 1.8 pulg.

Las trit. son maquinarias de reducción de tamaño, de tal manera que todos los fragmentos en el producto serán de un tamaño predeterminado.

La energía gastada en esta etapa, esta entre 0.3 % hasta un 30 % como máximo. La mena recibida de la mina varia en tamaño, desde fragmentos de 5´ hasta partículas finas, en consecuencia una trituradora en operación trabaja al mismo tiempo con diversos rangos de tamaño.

Las trituradoras que fragmentan por compresión con movimientos masivos y lentos trabajan con aprox. 200 a 300 golpes/min. La acción de trituración de la roca se realiza por el pellizco de la mandíbulas móvil y fija.

2.- INFLUENCIA DE LAS CARACTERISTICAS DEL MATERIAL

2.1.- DUREZA.

Factor preponderante en frag., pues dependiendo del grado de dureza de los materiales a ser reducidos, se puede determinar el tipo de fuerza requerido para producir la fractura.

Dureza del mineral Tipo de fragmentaciónDuros Por aplastamientoSemiduros Aplastamiento y rozamientoBlandos Cizallamiento

Clasificación de acuerdo a la escala de Mohosduros (10 - 7) semiduros (7 - 4)blandos (4 - 1).

2.2.- GRADO DE HUMEDAD

Otro factor importante. Cuando la carga mineralizada tiene un pequeño % de humedad se frag. con facilidad, pero un exceso dificulta la trituración. Para materiales blandos

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(arcillosos) se presenta apelmazamiento. Como limite se acepta un grado de humedad de 1 a 3 % respecto a la humedad de los materiales secos.

2.3.- FORMA DE LA PARTICULA

Factor importante. Formas redondeadas se fragmentan mas fácilmente que las alargadas y planas. Las planas son susceptibles de pasar libremente entre las mandíbulas cuando la abertura de las mandíbulas es superior al espesor de la partícula.

Otros factores son : granulometría de alimentación, etc.

3.- CLASIFICACION DE LAS ETAPAS DE TRITURACION

tipo de material tratado producto obtenido

a) Trituración primaria.

Carga proveniente de la mina (bloques de 60” como máximo, hasta un producto entre 6 a 9”. La razón de reducción puede alcanzar hasta a 10.

En la trituración primaria (gruesa) se utilizan trituradoras de mandíbulas y las giratorias

b) Trituración secundaria.

El producto puede estar entre 2 a 3”. Se utilizan trituradoras giratorias y de cono.

c) Trituración terciaria.

Producto hasta aproximadamente un rango de 3/4 a ½”. producto enviado a la etapa de molienda primaria. Se utilizan las trituradoras de cono.

4.- TRITURACION PRIMARIA

Se caracterizan por la aplicación de fuerzas de baja velocidad sobre partículas situadas entre superficies casi verticales y no paralelas, las cuales convergen desde el tope hasta el fondo y se acercan y retroceden una de la otra (una fija y otra móvil) con un golpe de pequeña amplitud. (Fig. 1).

La relación de reducción (Rr) está dada entre F80 y P80.

Los factores que intervienen en la relación de reducción son:

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Cantidad de roca alimentada Porcentaje de vacíos existentes entre partículas Angulo de inclinación de la mandíbula móvil La tenacidad de los fragmentos La velocidad con que se efectúa el golpe.

4.1.- TRITURADORA DE MANDIBULAS

Se utilizan dos tipos de trituradoras de mandíbulas: a) Tipo Blake y b) Tipo Dogde.

4.1.1.- TRITURADORA TIPO BLAKE

Tipo Blake (Fig. 2), denominada de acción periódica, cuyo funcionamiento es simple:

El exéntrico que actúa sobre el árbol principal le imprime un movimiento de oscilación vertical. Al subir, levanta las piezas o puentes articulados que originan el cierre de la mandíbula móvil, y al bajar, la muela regresa a su posición original; el resorte se contrae y se expande.

En esta operación, la muela móvil se mueve hacia atrás y hacia adelante a una velocidad que depende del tamaño de la maquina (100 a 300 rpm), dejando pasar la roca fragmentada.

El contacto entre rocas y las muelas se denomina pellizco.

La ventaja mecánica de la trituradora esta dada por la relación:

P(inicial) =P (final) =d =S =

Fuerza aplicada en mandíbula móvilFuerza aplicada en mandíbula fijaDiámetro de la polea de transmisiónRecorrido de la mandíbula móvil

El ángulo de pellizco (Fig 3), es el ángulo comprendido entre las mandíbulas convergentes.

Con las fuerzas aplicadas y las reacciones que generan estas, y las fuerzas de fricción, la relación del ángulo de pellizco () es como sigue:

f = Coeficiente de rozamiento

Cuando: f = 0.3; En la practica

En consecuencia:

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En esta ultima ecuación, para una abertura dada, si distancia entre mandíbulas disminuye (< G), el largo de ellas debe incrementarse, en consecuencia, se la distancia entre mandíbulas decrece, el aumenta, lo que origina una disminución de la probabilidad de fragmentación.

El radio de reducción limite esta dada por:

G = Distancia entre mandíbula en alimentación (pulg.)So = Abertura de descarga, en estado abierto (pulg.)

CALCULO DE LA CAPACIDAD. Según Taggart, la capacidad se calcula a partir de:

T = Capacidad (ton/h.)Lr = Longitud de la abertura de recepción (pulg.)So = Abertura de descarga, posición abierta (pulg.)

La capacidad depende fundamentalmente de:

1. Radio de reducción2. Contenido de humedad3. Indice de dureza del material4. Forma de alimentación

En base a estos factores, la capacidad de las trituradoras de mandíbulas se expresa por:

T = Kc Km Kf Ta T = Kc =

Km =

Kf =

Ta =

Capacidad (ton/h)Factor de dureza (relación con Wi y se considera en el rango de 1 a 0.75) Factor de humedad (1 en trituración primaria y 0.75 en secundaria para una trituración normal) Factor de sistema de alimentación (para alimentación mecánica 0.75 a 0.85) Capacidad (ton/h) cuando los factores anteriores son iguales a la unidad

En catálogos de trituradoras de mandíbulas, los tamaños de los equipos son tabulados en función del ajuste del tamaño de descarga, como se observa en el cuadro siguiente:

TAMAÑO (PULG)

AJUSTE DE DESCARGA (PULG) 2 1/2 3 4 5 6

R.P.M. MOTOR (HP)

20 X 2420 X 36

40-55 55-80 65-90 75-9560-75 75-120 100-150 115-170

275250

5075

4

24 X 36ETC..

80-125 115-150 125-200 210 90

4.1.2.- TRITURADORA TIPO DOGDE

Su principal característica, respecto a la del tipo Blake, es aquél eje sobre la cual pivotea la muela móvil, la cual se halla situada en la parte inferior. Por este hecho su capacidad es mas limitada que la del tipo Blake. Sin embargo puede alcanzar una Rr de hasta 10:1.

Sus ventajas respecto a la primera, son:

1. Produce rozamiento con mas facilidad (lo que permite obtener productos mucho más uniformes.

2. Las muelas móvil y fija son fácilmente cambiables debido a que estas solamente están sujetadas por pernos.

3. Sus piezas, pueden soportar mayores esfuerzos que las del tipo Blake.

4.2.- TRITURADORAS GIRATORIAS

Denominadas como trituradoras de acción contínua. Se asemejan bastante a las trituradoras de mandíbulas, donde la mandíbula móvil esta simétricamente fija al rededor de un eje giratorio o vertical con la mandíbula móvil circundándolo como un anillo.

Se fragmenta por aplastamiento o compresión entre una pared circular fija y un cuerpo tronco cónico, montado sobre un eje vertical, movido en su base por un excéntrica (Fig.4).

En este grupo existen dos tipos de maquinas: el tipo "Gates" y el tipo "Symons".

En general, estas trituradoras, tienen una zona de trituración en forma de cuña en la cual esta montada un eje principal de movimiento excéntrico y un cono triturador o mantle.

La estructura esta suspendida en un descanso estacionario al final del árbol principal.

En su parte inferior, este árbol se asienta en un muñón excéntrico, el cual imprime un movimiento de acercamiento y alejamiento de la muela móvil en relación a la fija; es decir, cuando el árbol principal gira, el cono triturador también gira dentro de la cámara de trituración acercándose y retrocediendo progresivamente con respecto a la muela fija.

Sus características son:

1. La abertura de recepción, para cualquier tamaño de trituradora, es un máximo.

2. El punto de estrangulamiento esta localizado en la abertura de descarga.

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3. El Rr varia para diferentes tamaños desde 5 hasta 7.5:1. Se tiene como valor promedio de 6 a 6.3 para todos los tamaños de trituradoras standard (8 – 42”).

4. El inconveniente del aparato reside en el hecho de que es muy sensible a materiales húmedos y cargado de finos.

Al igual que en las trituradoras de mandíbulas, en la giratoria existe un ángulo máximo permisible, sin embargo los ángulos de trituración pueden variar de 22 a 300.

La selección de estas trituradoras se realiza generalmente sobre la base de:

1. Tamaño de abertura de recepción2. Capacidad

Estas maquinas, en comparación con las del tipo Blake, son de elevada capacidad, existiendo de baja y alta velocidad, como por Ej.

100 a 200 r.p.m. para las trituradoras primarias (baja velocidad). Mayor a 200 r.p.m. para las trituradoras secundarias (alta velocidad).

CALCULO DE LA CAPACIDAD

La capacidad se calcula con relación empírica de Taggart:

T = 0.0845 x L x s (t/h) L =

s =

Perímetro de la circunferencia cuyo diámetro sea la media aritmética de los diámetros de los dos conos (cm.) Ancho mayor de la abertura de descarga (cm.)

Los fabricantes de equipos proporcionan los valores de la capacidad para cada tamaño de trituradora, en forma tabulada, como:

TAMAÑO

CHANC.

ABERT.ALIMENT

GIROREV/MIN.

R.P.M.PIÑON

MOTORH.P.

ABERTURA DESCARGA EN POSICION ABIERTA (PULG.)

2 1/2 3 4 5 6 7 8

30.5530.5530.55ETC.

30 X 7830 X 7830 X 78

175175175

585585585

150180240

150 205 355 450 240 400 550 485 600

4.3.- SELECCION DE TRITURADORA PRIMARIA

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La selección del tipo y tamaño correctos de trituradora primaria es de considerable importancia en el diseño de plantas de trituración.

La trituración es una de las operaciones unitarias más grandes y caras en una planta; por lo que un error en la selección puede resultar muy costoso. Los principales factores son:

1. Características de dureza del material2. Capacidad diaria u horaria promedio3. Tamaño del producto deseado4. Tipo y tamaño del equipo de mina (capacidad de alimentación del ingenio)5. Dispositivos de alimentación6. Comparación entre las trituradoras a mandíbulas y giratorias en trituración

primaria.

4.4.- CARACTERISTICAS DE LA TRITURADORA DE MANDIBULAS

1. Abertura de recepción grande por dólar invertido2. La forma de abertura de recepción favorece la recepción de bloques grandes; esto, junto

con el punto 1, le da a la trituradora de mandíbulas una ventaja definitiva sobre la giratoria.

3. El ajuste de una trituradora de mandíbulas, para compensar el desgaste de las muelas, es más fácil y más amplio que para una giratoria.

4. La trituradora de mandíbulas trata alimentación sucia o húmeda un poco mas fácilmente que la giratoria.

5. El mantenimiento rutinario es más fácil en la de mandíbulas.6. En la de mandíbulas, para la trituración de materiales extra duros, se pueden aplicar

fuerzas mayores a menor costo.

4.5.- CARACTERISTICAS DE LA TRITURADORA CONICA

1. Alta capacidad por dólar invertido.2. La abertura de descarga minimiza la formación de un producto laminar,

favoreciendo la producción de un producto mas cubico.3. La forma de abertura de recepción, es favorable para trozos de alimentación en

forma de placas.4. La longitud de abertura de recepción, minimiza la obstrucción por atascamiento.5. Forma de alimentación es más simple.6. En el arranque del equipo, por el tipo de volante con que cuenta, se consume

menor cantidad de energía.7. El cambio de las piezas desgastadas es más simple, respecto a la de mandíbulas

que requiere una grúa con movimiento en dos sentidos.

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8. La alta velocidad del piñón del eje de contramarcha permite el uso de motores de alta velocidad.

9. El costo de instalación en cimientos es mas bajo que para la de mandíbulas.10.El mantenimiento preventivo y lubricación es mas bajo que para la de

mandíbulas.11.La protección de seguridad es más fácil.

5.- TRITURACION SECUNDARIA

Tienen por objeto reducir aún mucho más los productos provenientes de la trit. primaria, cuyas fracciones promedio oscilan entre 6 a 7”. ó generalmente < a estos tamaños, dependiendo de las características del material.

Por el tamaño de alimentación, fracción relativamente gruesa, una trit. secundaria no requiere ser muy grande ni muy robusta como la primaria, tampoco la alimentación a una unidad pequeña es dificultosa.

Las trituradoras de reducción fina tienen alta velocidad en el excéntrico en contraste con las trituradoras primarias, y el producto en ellas, normalmente está establecida por la abertura en el lado de la descarga en estado cerrado. Existen dos tipos de trituradoras secundarias, las cuales son:

1.- Trituradora de cono Symons2.- Trituradora cónica Allis Challmers

5.1.- TRITURADORA DE CONO SYMONS

Son de forma y operación similar a las trit. cónicas descritas en trit. primaria.

Su característica principal más sobresaliente, respecto a las trit. cónicas, es su enorme capacidad para producir un producto fino; esto se debe a que por un lado el cono o mantle de la Symons gira 5 veces más que el cono de la trit. Giratoria.

En este sentido, la roca en vez de ser pellizcada con una compresión lenta, recibe una serie de golpes de martillo a su paso por la cavidad.

Se estima que en cualquier instante en la operación de trituración, aproximadamente el 5 % del cono esta en contacto con el material y el 95 % se toma como disponible para facilitar el flujo de la descarga hacia abajo.

A medida que el material continua su paso hacia abajo, llegando a la parte mas baja de la cavidad, donde las superficies del bowl y el mantle son paralelas sobre una distancia

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definida (zona paralela), de tal manera que cada partícula que pasa esta zona, por lo menos recibe un impacto durante el tiempo de caída.

Sus principales características técnicas son:

La velocidad de rotación alcanza los 250 r.p.m. La Rr esta en un promedio de 12:1, pero puede llegar a alcanzar hasta el 20:1 El inconveniente del equipo reside en el hecho de que es muy sensible a materiales

húmedos y cargado de finos.

5.2.- TRITURADORA CONICA HALLIS CHALMERS

Denominada también como trituradora Hidrocone. Su operación es similar a la de las trituradoras Symons, con la diferencia de que el ajuste en la maquina para regular el tamaño del producto, es decir en la boca de salida o descarga, se realiza por suspensión hidráulica en la parte más baja del cojinete del árbol principal.

El control de la sobrecarga del material, también se realiza a través de un sistema hidráulico.

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5.3.- TRITURADORA DE RODILLOS

Maquinas de acción continua. Denominados como molino de cilindros, se compone de dos cilindros montados sobre dos ejes motores horizontales que giran en sentido inverso. Los cilindros van provistos de una camisa lisa, acanaladas, dentadas, etc. construidas en acero muy duro.

Para los cilindros existe una relación entre el diámetro "D" de cilindros y la dimensión "d" de partículas. Para materiales duros se debe cumplir lo siguiente:

D 22d para una relación de reducción de 2:1 a 3:1

D 26d para una relación de reducción de 4:1

Con esta maquina se obtienen partículas de hasta 2 mm. con baja proporción de finos.

Se aplica en trituración terciaria, pero, cuando la superficie de cilindros es acanalada, para la fragmentación de materiales blandos, se usa como trituradoras primarias o secundarias.

6.- TRITURACION TERCIARIA

Un gran % de lo señalado en trituración primaria y secundaria encuentran su aplicación en las trituradoras terciarias.

Los factores principales son:

la capacidad, tamaño de alimentación el tamaño del producto.

Cuando se considera una tercera etapa de trituración se espera que el material debe reducirse al tamaño más fino con fragmentación de partículas por pellizco.

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En esta etapa se recomienda una abertura de recepción no mayor que el doble del tamaño de la máxima dimensión de la alimentación, comparada con la relación de 3:1 para una unidad secundaria.

7.- SELECCION DE TRITURADORAS SECUNDARIAS Y TERCIARIAS

Como las fracciones finas, causan algunas dificultades en la trituración secundaria y terciaria, en la práctica es común instalar etapas de clasificación intermedias.

Para instalar una etapa de trituración secundaria y luego una terciaria se deben considerar los siguientes factores:

Capacidad

La capacidad de una unidad secundaria simple no tiene que compararse con la de la primaria, pues una unidad de clasificación de finos produce una disminución de la carga que ingresa a la etapa secundaria.

Además de la capacidad se deben establecer los factores de fabricación para definir el tamaño de la unidad.

Tamaño de alimentación

La abertura radial de recepción de trit. secundarias y terciarias no debe ser < que 3 veces el tamaño de descarga (en posición abierta) de la trituradora primaria.

Ej. si el producto de la trituradora primaria es 10 pulg. entonces la abertura de la boca de alimentación no debe ser menor a 30 pulg.

Tamaño del producto

Se debe considerar el máximo Rr disponible con que cuenta la maquinaria.

Una etapa de trit. secundaria no necesariamente debe estar compuesta por una sola maquina, pueden ser 2 o más operando en paralelo. El numero y tamaños de equipos de la etapa secundaria dependerá de la etapa primaria. 8.- CIRCUITOS DE TRITURACION

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En practica existen varios circuitos de trit. que dependen principalmente de: características del material, capacidad de la planta y el tamaño del producto deseado.

Los 3 circuitos que a continuación se observan son considerados como las principales sobre cuya base se originan una diversidad de circuitos.

9.- MODELO MATRICIAL PARA UNA OPERACION DE TRITURACION

9.1.- DEFINICION DE MODELO Y SU CLASIFICACION

Un modelo matemático es una descripción de un proceso, con una exactitud suficiente respecto al planteamiento del problema a través de relaciones formuladas matemáticamente.

En reducción de tamaño, tanto el material de alimentación como el producto obtenido se distribuyen en una gama de granulometrías.

Epstein, sostiene que este proceso puede consistir de varias etapas repetitivas, las cuales pueden ser descritas mediante una función de probabilidad y donde cada etapa consta de dos operaciones básicas que son:

Selección del material para su fragmentación Fragmentación de este material seleccionado

Sobre estas hipótesis básicas descansan casi la totalidad de los modelos matemáticos, que se los pueden agrupar en:

Modelos cinéticos Modelos matriciales Modelos de mezcla perfecta

9.2.- MODELO MATRICIAL EN TRITURACION

Estos consideran que la fragment. por trituración es una sucesión de pasos, siendo la alimentación a cada uno de los pasos el producto del paso anterior.

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Un paso comprende la probabilidad de fragmentación de cada rango de tamaño y distribución del producto triturado, conocidos como función de selección y función de fragmentación respectivamente.

En estos modelos las distribuciones de tamaño de las partículas de la alimentación y el producto son descritas por vectores o matrices columna:

Fracción Alimentación (F) Producto (P) 123..n---

n+1

F1

F2

F3

.

.

Fn

----

Fn+1

P1

P2

P3

.

.Pn

-----

Pn+1

donde la fracción (1) es la mas gruesa, (n) la fracción más fina y (n+1) es el residuo.

Si durante la fragmentación, se supone que todas las fracciones se trituran y los productos caen en las fracciones más finas, pero no necesariamente en la inmediata inferior, sino se distribuyen en todas las restantes, entonces por balance de masas se tiene que:

F = P

Esta ecuación escrita en forma matricial, para los elementos del producto adoptan la forma de Pij , donde "i" representa el rango de tamaño en el que se sitúa el elemento y "j", el tamaño de partícula de la alimentación de donde provino.

La anterior ec. se puede escribir como una matriz de "n x n" asumiendo que el peso de cada elemento del producto molido sea una fracción de peso de la alimentación denotado por Xij; entonces el producto se puede escribir como: Pij = Xij . Fj (i = 1,2, ....n) y (j = 1, 2, .....,n); escrita en notación matricial es:

P = X . F F y P = Distrib. tamaño de F y P (matrices de orden n x 1).

X = Matriz de orden n x n que describe el proceso de fragmentación dentro de la unidad de reducción de tamaño.

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El problema reside en definir "X" cuantitativamente, de tal forma que exprese el proceso y pueda representarse por un parámetro de un solo valor con el que puedan relacionarse las variables del proceso. La matriz "X" se descompone en:

Función de fractura, y Función de clasificación

El modelo matricial para un triturador de cono, según Linch, se deduce de la fig. 1.

Por balance de masa en (1), se obtiene: F + BCx = X de donde:

X = (I - BC)-1 . F (a)

Por balance en (2) se tiene: X = Cx + P de donde:

X = (I - C)-1 . P (b)

Igualando las ecuaciones (a) y (b) se tiene:

P = (I - C).(I - BC)-1 . F ===================

F, P y X = Vectores que proporcionan los coeficientes de tonelaje de cada tamaño de F, P y contenido del triturador respectivamente

I = Matriz de identidadB = Matriz de fragmentación que proporciona la distribución fraccionaria

relativa de partículas después de la fragmentación (triangular inferior)C = Matriz clasific. Proporciona la probabilidad de que una partícula de

cierto tamaño entre a la etapa de trituración (matriz diagonal).

9.- CIRCUITO DE CONMINUCION DE MENA DE ORO

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En procesamiento de menas de Au, donde el objetivo es recuperar la máxima cantidad de oro, la mena debe ser molida finamente a fin de liberar las partículas de oro para la separación gravimetrica y/o extracción química.

Para este fin, en conminucion de mena es necesario conocer en detalle lo siguiente:

características geológicas y composición mineralógica del deposito de oro, la dureza y la friabilidad del deposito, su distribución de oro consideraciones de costos

que son los parámetros fundamentales que determinan la selección del circuito optimo de conminucion.

Cada mena tiene características propias de grado de liberación del oro por lo que las pruebas y estudios de factibilidad deben definir el circuito de conminucion optima.

En el circuito de trituración a través de una trituradora de mandíbulas o triturador giratorio, el material de mina es reducido a fracciones de tamaño menor a 5 pulg.

Este material es almacenado en un buzón intermedio para su alimentación a triturador secundario o el molino autógeno.

Si el deposito contiene demasiada roca dura se selecciona un circuito de molienda autógena.

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