la molienda (metalurgia general)

MOLIENDA

URBANO RICARDO CRUZ CONDORI

MOLIENDA

• El objetivo de la molienda es reducir el material al tamaño óptimo para el proceso de concentración.

• Existen molinos de barras, bolas y semiautógenos (SAG).• Se realiza por lo general cuando el material está en una pulpa con agua

Pulpa de mineral a flotación

Mineral Chancado

La molienda es la última etapa del proceso de conminación o fragmentación para la reducción del tamaño de las partículas

MOLIENDA Clasificación del tipo de molienda

Tipo de proceso Tamaño de salida Molienda gruesa ≈ 1 mm Molienda fina ≈ 100 µmMolienda ultra fina ≈ 10 µm

Tipo de proceso Tamaño de salida Molienda gruesa 1-2 mm Molienda media 200-500 µm Molienda fina 50-100 µm

Molino de 6.5 m de x 9.7 m de longitud y 8.1 MW (Cortesía de Nordberg).

La fragmentación de las partículas se va a conseguir por medio de la combinación de fuerzas de compresión, cizalladura y abrasión

La fragmentación del mineral se realiza en el interior de unos equipo cilíndrico rotatorio de acero que se conocen con el nombre de molino de rodamiento de carga o simplemente molinos. (ver fig. 1) .Estos molinos llevan en su interior una mezcla de mineral a fragmentar junto con cuerpos molturantes o moledores que pueden ser barras, bolas, guijarros de sílex o incluso fragmentos gruesos del propio mineral.

tipos de molinos

Molinos de barras.Molinos de bolas.Molinos autógenos (AG) o Semiautógenos (SAG).Molinos de pebbles (cuerpos no metálicos; naturales o fabricados).

según el tipo de cuerpos molturantes que emplean Según la forma de trabajo

discontinua y de forma continua

Tipos De Circuitos de Molienda

Circuitos Abiertos Circuitos Cerrados

MOLIENDA

Es la segunda etapa de reducción de tamaño de las partículas gruesas dejadas por la trituración, en medio de agua (pulpa). Es donde se logra el tamaño óptimo para el proceso de concentración, que involucra aspectos técnicos y económicos. Los molinos, pueden ser:a. Molino a barrasb. Molino a bolas

La molienda es la etapa donde las partículas son fracturadas por efectos de las fuerzas de impacto y en menor proporción por fuerzas de fricción y de compresión que produce fracturas por estallido, abrasión ya sea en medio húmedo o seco

Los equipos de molienda son de forma cilíndrica rotatorios, construido de acero o de material resistencia al desgaste; cuyo interior es revestido con chaqueta de acero de alta resistencia, donde son cargados con elementos moledores de libre movimiento que pueden ser en forma de bolas o barras de acero, pueden ser de material cerámico o el mismo mineral en este ultimo caso la molienda se denomina autógena

MOLIENDA

CASCADA

MOLIENDALa molienda es la última etapa del proceso de conminución o fragmentación para la reducción del tamaño de las partículas. Los tamaños de salida de los productos de esta etapa, según Hukki, serán los siguientes:

TIPO DE PROCESO TAMAÑO DE SALIDAMolienda gruesa 1 mm

Molienda fina 100 m

Molienda ultra fina 10 m

TIPO DE PPROCESO TAMAÑO DE SALIDAMolienda gruesa 1 - 2 mm

Molienda media 200 - 500 m

Molienda fina 50 - 100 m

Clasificación del tipo de molienda Otra clasificación del tipo de molienda

La fragmentación de las partículas se va a conseguir por medio de la combinación de fuerzas de compresión, cizalladura y abrasión

La fragmentación del mineral se realiza en el interior de unos equipos cilíndricos rotatorios de acero que se conocen con el nombre de molinos de rodamiento de carga (ver figura ) o simplemente molinos.

Molino de 6.5 m de x 9.7 m de longitud

(Cortesía de Nordberg)

Estos molinos llevan en su interior una mezcla de mineral a fragmentar junto con cuerpos molturantes o moledores que pueden ser barras, bolas, guijarros de silex o incluso fragmentos gruesos del propio mineral.

Por lo tanto podemos realizar una primera clasificación de los diferentes tipos de molinos según el tipo de cuerpos molturantes que emplean:

1. Molinos de barras. 2. Molinos de bolas. 3. Molinos autógenos (AG) o Semiautógenos (SAG). 4. Molinos de pebbles (cuerpos no metálicos; naturales o fabricados).

DE LOS CUERPOS MOLEDORES EL TAMAÑO MÁXIMO DE LOS CUERPOS DE MOLIENDA PUEDE SER DETERMINADO MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIÓN EMPÍRICA:

TAMAÑO DEL ALIMENTO TAMAÑO MÁXIMO

Dm =

Dm = diámetro de los cuerpos de molienda DM = diámetro interno del molino (m) d80 = tamaño de partícula de alimento (m) K = es una cte geométrica de los cuerpos moledores ( 0,46 bolas y 0,69 barras) Wi = es el índice de trabajo (Kw- hor/Ton) ρm, = densidad de los cuerpos moledoresρS = densidadde las partículas a moler ρf = densidad del fluido (Kg/ m3)

1. CILINDRO O CORAZA 2. TAPAS DE FORMA CONICA 3. MUÑON Y DESCANSOS4. PIÑON5. REVESTIMIENTO6. SISTEMA DE ALIMENTACION7. DESCARGA (CEDAZO)8. CATALINA9. FUNDAMENTOS10. TAPA DE LA CORAZA11. MOTOR ELECTRICO

PARTES DEL MOLINO

6

MINERAL GRUESO

MINERAL FINO

MOLIENDA : MOLINO A BARRAS

La longitud de su casco cilíndrico es de 1.3 a 3 veces su diámetro. Se utilizan cuando se desea un producto grueso con muy poco de lama. Carga gruesa requiere barras de diámetro mayorNo usar barras menores a 1.5 de diámetro en la carga inicialLa carga inicial de barras será de 6.250 kilogramos por metro cúbico

MOLIENDA: MOLINO A BARRAS

PARAMETROS DE OPERACIÓN1. La densidad de pulpa varia desde aproximadamente 75% de

sólidos para alimentación gruesa, hasta 60% para molienda intermedia a fina.

2. El tiempo perdido no debe exceder a 1%, 3. las causas principales son el cargado de barras y el

mantenimiento de las soleras.4. La relación de reducción varia ampliamente desde 1:2 a 1:47,

no se consideran adecuadas relaciones de reducción mayores a 30.

5. Los costos de operación mayores en la molienda representan el costo de energía y de chaquetas.

6. El consumo de energía varia con el peso de las barras, el diámetro del molino, la velocidad de rotación y el estado de las chaquetas.

1. Pueden ser cilíndricos o cilindro cónicos.

2. En los cilíndricos la relación L/D es menor a 1,5 : 1.

3. En los cilindros cónicos los elementos generatrices de los extremos cónicos forman ángulos de aproximadamente 60º y 30º con el eje del molino.

Lo usual es cargar inicialmente el molino con bolas de diámetros seleccionados, calculados para obtener una carga adecuada.

Una carga adecuada contendrá bolas de diversos tamaños, desde los tamaños grandes reemplazables, hasta aquellos tamaños descargados con el producto.

MOLIENDA: Molino a bolas1. Una alimentación gruesa requiere bolas más grandes, y por el contrario

alimentación menos gruesa requiere bolas más pequeñas2. La carga inicial de bolas en el molino fluctúa entre 40 y 45% del volumen y el

peso de las mismas deberá ser 4.500 kilogramos por metro cúbico.3. El consumo de bolas varía de acuerdo a la dureza y tamaño del material, y la

calidad del producto deseado

MOLIENDA: Molino a bolas

PARAMETROS DE OPERACIÓN.1. El radio de reducción

fluctúa entre 2 y 340. 2. La densidad de pulpa varía

entre 60% a 85% de sólidos. 3. Valores por debajo de 65%

de sólidos son excepcionales.

4. El tiempo perdido no debe exceder del 1%,

5. La causa de perdida de tiempo es el cambio de chaquetas.

6. El mayor costo son la energía eléctrica y las chaquetas.

EFECTO CASCADA

MOLIENDA ADECUADA

MOLIENDA: Molino a bolasPARAMETROS DE OPERACIÓN.1. El consumo de energía depende del

diámetro del molino, de la carga de bolas, de la velocidad de rotación y del estado de las chaquetas.

2. La velocidad de operación (rotación) está entre el 75% y el 80% de la velocidad critica

3. La potencia requerida puede calcularse en base al peso de la carga de bolas y al diámetro del molino, de acuerdo a las siguientes relaciones aproximadas:

4. 10 Hp por tonelada de bolas para molinos con diámetro de 6 pies.



7. Los valores de potencia pueden interpolarse o extrapolarse para otros diámetros.

1

23

4

5

6

7

1. Zona muerta2. Rotación3. Zona de abrasión4. Efecto cascada

5- Efecto catarata6- Zona vacía7- Zona de impacto

Movimiento de la carga en un molino de tambor

Forma continua: El molino se alimenta de forma continua por un extremo y simultáneamente se va descargando el mineral molido por el otro extremo (o por el centro según el molino). La operación únicamente se detendrá para trabajos de mantenimiento o recarga de los cuerpos molturantes. En la industria minera y producción de áridos, se trabaja siempre de forma continua.

Forma discontinua: cuando el molino se recarga de material y se cierra para hacerlo girar, terminada esta operación, el molino se abrirá para a continuación separar el mineral de los cuerpos molturantes. Esta forma de trabajar se utiliza en molinos pequeños de laboratorio.

SISTEMA DE OPERACIÓN DE MOLINOS

Estos equipos pueden trabajar en circuito abierto o circuito cerrado; se dispone una criba o clasificador a la salida del producto que devuelva los sobre tamaños.

TIPOS DE CIRCUITO OPERATIVO DE MOLINOS

El circuito cerrado se emplea en molienda con bolas o autógena

En molienda con barras se emplea el circuito abierto generalmente.

La molienda se puede realizar por vía seca o por vía húmeda:

Vía seca: Molienda de materiales prácticamente secos (2 % de agua) o con una determinada humedad (30 % de agua).

Vía húmeda: Molienda de materiales que forman una pulpa (30-300 % de agua).

MEDIOS DE MOLIENDA

Factores que determinan el tipo de molienda: (molienda húmeda o molienda seca)

1. La disponibilidad de agua. 2. La molienda húmeda precisa menos energía por tonelada de mineral tratado (la

humedad disminuye la resistencia de los fragmentos). 3. La clasificación en medio húmedo exige menos espacio que la clasificación en seco

(bombas, tubos, etc.). 4. La molienda por vía húmeda no necesita captadores de polvo y existe menos

calentamiento de los equipos. 5. La molienda por vía húmeda tiene un mayor desgaste de cuerpos moledores y blindajes

que la molienda por vía seca (principalmente debido a la corrosión), hasta 6 u 8 veces superior.

6. Existen sustancias que reaccionan con el agua, produciéndose cambios fisico-químicos (clinker del cemento).

ELEMENTOS MOLTURADORESEstos equipos van a necesitar el empleo de elementos que favorezcan el trabajo de molienda. Estos elementos o cuerpos moledores suelen ser:

Barras: Están fabricadas de acero con alto contenido en carbono. Poseen un alto límite elástico para evitar que se tuerzan las barras evitando que se rompan o se traben con otras barras. Los molinos de barras se emplean para moliendas más gruesas.

Bolas: Pueden estar fabricadas de acero de fundición, acero forjado y éste puede estar aleado al Cr-Mo, para ser resistentes al desgaste por impacto o aleado con Ni (Ni-hard), para ser resistentes a la abrasión (bolas de acero muy duro). En ocasiones no son esféricas, sino que toman formas cilíndricas, troncocónicas, etc. Los molinos de bolas se emplean para moliendas finas.

Propio mineral: Los cuerpos de molienda van a ser el propio mineral (AG) o un porcentaje de mineral y otro de bolas u otro tipo (SAG).

También se ha llegado a utilizar como cuerpos molturantes guijarros de silex o porcelana cuando se pretende evitar la contaminación del mineral a causa del desgaste del acero.

Revestimiento o Blindaje

El interior del tambor está revestido por piezas intercambiables que forman lo que se denomina el blindaje del molino y deber cumplir las siguientes funciones: 1. Ser resistente a los impactos y a la

abrasión. 2. Proteger la carcasa del molino contra la

corrosión y el desgaste. 3. Minimizar el deslizamiento entre los

cuerpos moledores y el tambor, favoreciendo un adecuado volteo del mineral.

Estos blindajes presentan resaltes o nervios que favorecen el movimiento de la carga del molino

Estos revestimientos pueden estar fabricados en alguna ocasión de cerámica, pero lo habitual es que estén fabricados de acero fundido o acero laminado debido a sus características resistentes. El empleo de caucho también se ha difundido, pero es más adecuado para molinos de bolas que traten mineral muy duro (en aquellos casos donde no se sobrepase los 80ºC y no entre en contacto con reactivos de flotación).

Molinos de barras

Los molinos de barras, como ya hemos visto anteriormente, son grandes tubos cilíndricos, dispuestos horizontalmente. Están construidos a base de planchas de acero, protegidas contra el desgaste y la corrosión por revestimientos metálicos intercambiables

corona dentada

revestimientos o blindaje

barras cojinete cojinete

coraza exterior

munón

% de energía consumida en diferentes etapas d e una planta de concentración de minerales

TEORIAS CLASICAS DE CONMINUCION

• CORRELACIONES EMPIRICAS ENTRE CONSUMO DE ENERGIA Y TAMAÑO DE LA PARTICULA– POSTULADO DE RITTINGER– POSTULADO DE KICK– POSTULADO DE BOND– POSTULADO DE CHARLES – WALKER– METODOS INDIRECTOS DE DETERMINACION DE INDICE DE TRABAJO

• ECUACIONES PREDICTIVAS DE CONSUMO DE POTENCIA– CALCULO TEORICO DE CONSUMO DE POTENCIA– DIMENSIONAMIENTO DE CIRCUITOS MULTIPLES DE MOLIENDA

POSTULADO DE RITTINGER

• “LA ENERGÍA CONSUMIDA EN LA REDUCCIÓN DE TAMAÑOS ES PROPORCIONAL AL ÁREA DE LA NUEVA SUPERFICIE CREADA”.

ε R = c( s f − si )

DONDE:C = ES UNA CONSTANTESf = ES EL ÁREA DE LA SUPERFICIE FINALSi = ES EL ÁREA DE LA SUPERFICIE INICIAL

• DE ACUERDO CON RITTINGER, LA ENERGÍA NECESARIA PARA LA FRACTURA TAMBIÉN PUEDE SER EXPRESADA EN FUNCIÓN DE LOS DIÁMETROS DE PARTÍCULA ASÍ :

ε R

K = Constante de Rittenger

= Diámetro de partícula final

= Diámetro de partícula inicial

LA CONSTANTE DE RITTINGER DEPENDE DE LA FORMA DE LA PARTÍCULA, EL TIPO DE MATERIAL, LA CANTIDAD DE DEFECTOS EN EL MATERIAL Y LA EFICIENCIA DE LAS FUERZAS APLICADAS PARA LA CONMINUCIÓN

DE ACUEDO CON EL POSTULADO DE BOND EL TRABAJO REQUERIDO PARA FRACTURAR UNAS PARTÍCULAS DESDE UN d 80 ALIMENTO, HASTA UN d80 DEL PRODUCTO ES FUNCIÓN DEL ÍNDICE DE TRABAJO, COMO SE MUESTRA EN LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:

ENERGÍA REQUERIDA PARA LA MOLIENDA

W = 10*Wi *[ - ] W = Energia requerida para la molienda (Kw-Hr/Tn) WI = Indice de trabajo del mineral (Kw hr/Ton) d80 = diametro de particulas del 80% en la alimentacion y el producto en µm

De la expresión de Bond, se puede deducir que la potencia requerida para fracturar unas partículas de un material dado está definida por: P = W *TDe donde: W = es el trabajo T = es la capacidad de molienda T = Q ρ fT= TONELADAS/HORA Q= m3/hor ρf=Ton/m3


Además de la energía (trabajo y potencia) que se requiere para fracturar un material determinado, se debe suministrar una energía adicional, con el fin de garantizar la rotación del molino con toda la carga que lleva dentro y para compensar la energía que se disipa en forma de calor y ruido principalmente, por lo que la potencia del motor utilizado para garantizar que este proceso se lleve a cabo depende de: Volumen del molino ( longitud y diámetro) Masa de la carga Longitud del brazo de torsión Velocidad de rotación


EXPERIMENTALMENTE SE HA ENCONTRADO QUE LA POTENCIA DEL MOTOR REQUERIDA PARA LA MOLIENDA PUEDE SER DETERMINADA MEDIANTE LA SIGUIENTE EXPRESIÓN: P = 8,44*DM

2,5*L*Kmt*Kl*Ksp P (Kw) DM, L (m) Kmt = factor del tipo de molino Kmt = 1 para molinos abiertos en medio húmedo Kmt = 1,13 para molinos cerrados, de bolas o barras en medio húmedo Kmt =1,25 para molinos cerrados, de bolas o barras en medio seco Kl = factor de carga, depende del % cargado al molino Ksp = factor de velocidad y depende de la velocidad de rotación del molino

la molienda (metalurgia general)

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