04 Equipos Reduccion de Tama o.desbloqueado
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FACULTAD DE INGENIERIA
DPTO. INGENIERIA DE MINAS
QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008
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CAPITULO CUATRO
EQUIPOS Y CIRCUITOS DE REDUCCION DE TAMAÑO.
4.1. Conceptos básicos de Fractura de minerales.
4.1.1.- Mecanismos de reducción de tamaño.
La ruptura de los minerales es un fenómeno complejo en el cual intervienen
varios mecanismos, algunos de los cuales pueden ser descritos sólo en términos
cualitativos.
Por su historia geológica y por los eventos que tuvieron lugar durante la
extracción desde la mina, las partículas minerales presentan en su interior una
distribución de fallas microscópicas que se denominan como “fallas de Griffith”.
Cuando se aplica un esfuerzo éste se concentra en los bordes de dichas fallas,
produciéndose un frente de ruptura por donde se propagan las grietas que originan la
fractura final del material. La propagación de estas grietas depende del tipo de
esfuerzos y de la velocidad de aplicación de ellos. Los tipos de esfuerzos que puede
actuar se clasifican como: de compresión, de impacto y de cizalle.
a.- Compresión. Consiste en la aplicación lenta de esfuerzos normales, originados
por el aprisionamiento de las partículas entre dos paredes sólidas. La aplicación de
estos esfuerzos hace que las grietas se propaguen preferentemente en un núcleo
desde donde se obtiene partículas pequeñas. Fuera de ese núcleo las grietas se
propagan radialmente originando partículas de mayor tamaño. Este tipo de
mecanismos se encuentra preferentemente en las chancadoras, por ejemplo en una
chancadora giratoria las partículas son aprisionadas entre la coraza y los cóncavos de
la cámara de fragmentación.
b.- Impacto. Se denomina impacto a la aplicación de esfuerzos a una alta velocidad. A
consecuencia de ello se forma un núcleo de finos en la región de contacto de la
partícula con la superficie, el que se expande produciendo grietas radiales que
originan partículas de mayor tamaño. Al aumentar la velocidad del impacto aumenta la
probabilidad de ruptura pero con un mayor consumo de energía. Este tipo de
esfuerzos se advierte cuando chocan bolas o barras de acero con partículas,
partículas con partículas o bien cuando las partículas son lanzadas hacia una
superficie.
c.- Cizalle. Consiste en la aplicación de esfuerzos tangenciales como se muestran en
la figura, este es un mecanismo abrasivo que genera partículas finas.
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ESFUERZO DE IMPACTO
Núcleo de finosPropagación radial
de grietas
Bola
Propagación radial
de grietas
ESFUERZO DE COMPRESION
Nucleo de finos
Nucleo de finos
ESFUERZO DE CIZALLE
FIGURA 4-1: MECANISMOS DE CONMINUCION
4.1.2.- Eventos de conminución.
La aplicación de los esfuerzos identificados en el punto precedente puede dar
origen a diferentes eventos de conminución. Se produce Fractura cuando se aplican
esfuerzos de compresión, o bien de impacto, en forma aproximadamente uniforme
sobre las partículas. Con ello se produce una deformación no homogénea que causa
su fragmentación originando partículas de tamaño menor. Se produce Astillamiento
cuando la aplicación de estos esfuerzos se hace fuera del centro de la partícula,
originando con ello el rompimiento de esquicios y cantos. Este evento es responsable,
por ejemplo, del redondeamiento que se advierte en algunos tamaños de partículas en
el interior de un molino SAG. Se produce Abrasión cuando los esfuerzos de cizalle se
concentran en la superficie de las partículas. En este caso se advierte un
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suavizamiento de su superficie. Como producto de este evento se producen partículas
ultrafinas.
ASTILLAMIENTO
FRACTURA
ABRASION
FIGURA 4-2: Eventos de Conminución
4.2. Equipos de reducción de tamaño.
En la reducción de tamaño se distinguen dos operaciones: Trituración y
Molienda. Estas operaciones se realizan en diferentes tipos de máquinas y que operan
para distintos rangos de tamaño.
En la primera de ellas, trituración, se emplean máquinas denominadas
trituradoras o quebrantadoras, pero en Chile es corriente utilizar el término
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Chancadora, vocablo derivado de la lengua Quechua. Una de las características
importantes de las chancadoras es que las superficies metálicas de la máquina no se
tocan entre sí, asimismo el tamaño de alimentación es relativamente grueso y
generalmente operan en seco. Las chancadoras más comunes en la industria
extractiva son la Giratoria, la de Mandíbula y la de Cono. En laboratorio o en faenas
especiales se utilizan también chancadoras de Rodillo y de Martillo.
Los molinos se utilizan para rangos de tamaño de alimentación pequeños. Los
más utilizados son los rotatorios, que se diferencia entre sí por el tipo de medios de
molienda que utilizan, Barras, Bolas, Guijarros, Semiautógeno (SAG), Autógenos. En
los últimos años se han incorporado en la técnica otras máquinas de molienda, como el
molino de Torre, que tienen un principio de acción diferente al del molino rotatorio.
Un concepto de importancia es la denominada Razón de Reducción. Esta es el
cuociente entre el tamaño de alimentación a la máquina y el tamaño del producto.
obtenido producto del Tamaño
máquina la a ónalimentaci de TamañoducciónReRazónde (4-1)
la razón de reducción hay que referirla a un tamaño determinado, uno de los valores
frecuentes es el tamaño 80 %, que es el tamaño que corresponde a la función
acumulativa pasante 80 %. También se utiliza el tamaño 100 %, en ese caso se indica
como la Razón de Reducción máxima.
4.3 Equipos de Trituración o Chancado.
La primera trituradora fue la de mandíbula Blake patentada por primera vez en
1853. Las de eje vertical (Giratoria, Cono) se desarrollaron a partir de la década de
1860 y a fines de siglo XIX se patentó la Chancadora giratoria Mc Gully.
Estas maquinas han variado poco en sus principios básicos, y los cambios
producidos han ocurrido principalmente en los mecanismos de control y de
lubricación de las máquinas, como asimismo en la aplicación de nuevos materiales
utilizado en su fabricación.
4.3.1. Trituradora Giratoria
La trituradora giratoria, que se muestra en la Figura 4-3, consiste en un eje
vertical o árbol provisto de un elemento cónico de molienda de acero duro, llamado
coraza. Este eje se encuentra suspendido en una estructura denominada “araña” y su
base está asentada en un mecanismo que gira en forma excéntrica.
El cuerpo del chancador consta de un manto de cubierta superior y un conjunto
de manto inferior. El manto superior, que forma la cámara de chancado, está revestido
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interiormente con cóncavos de acero al manganeso, material que tiene una buena
resistencia al desgaste y que tiene la propiedad de endurecerse con el uso. Tanto los
cóncavos como la coraza se asientan sobre algún material de relleno blando, como
cemento plástico o resina epóxica, también puede utilizarse zinc pero en la actualidad
este material se encuentra prácticamente en desuso.
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FIGURA 4-3: Chancador Giratorio Nordberg
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El tren de accionamiento del sistema consiste en el motor, el eje del piñón
y el piñón del excéntrico. Este sistema permite que el eje del chancador gire a
velocidades comprendidas entre 85 y 150 RPM y debido a la acción de la excéntrica
describe una trayectoria como la mostrada en la Figura 4-4
FIGURA 4-4: Acción de un chancador giratorio
Cuando la coraza del eje principal se aleja de la pared externa, cóncava, el
mineral cae a través de la cámara, en cambio cuando el eje se acerca las partículas
son comprimidas, entre la coraza y las cóncavas, provocándose su fractura. Estos
dos efectos, al aplicarse alternadamente, permiten que la chancadora triture a las
partículas de mineral.
Las distancia máximas y mínimas entre la coraza móvil y las cóncavas se
denominan, respectivamente, como ”ajuste lateral abierto” y “ajuste lateral cerrado”,
también suelen denominarse con la terminología inglesa “setting”. El tamaño del
producto en una chancadora giratoria es de aproximadamente un 90 % pasante de una
abertura cuadrada igual al ajuste lateral abierto. En la operación de la chancadora
debe controlarse el ”ajuste lateral abierto” a fin de hacer las correcciones cuando ello
sea necesario.
El tamaño de las chancadoras giratorias se especifica por dos
dimensiones, la primera da el ancho de la boca de admisión y la segunda el diámetro
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del manto. En esta idea, una chancadora giratoria de 60” x 85”, tendrá una abertura de
admisión de 60” y un diámetro de manto de 85”, lo que se esquematiza en la Figura 4-
5. El tamaño máximo de alimentación está con relación a la abertura de la boca, este
tamaño debe ser del orden del 65 % al 70 % de la abertura de la boca y a menudo es
un valor indicado por el fabricante de la máquina.
FIGURA 4-3: Dimensiones características de un chancador giratorio.
Para la selección de estas máquinas se utiliza la información entregada por el
propio fabricante, esta información se encuentra sistematizada en forma de tablas
donde se consigna el tamaño de la máquina, su peso, la velocidad de giro y las
diferentes capacidades, en función de la abertura lateral en su posición abierta, para
un material estándar de densidad conocida, normalmente caliza.
4.3.2. Trituradora de Mandíbula.
Esta es una maquinaria, que se utiliza preferentemente en trituración primaria,
recibe ese nombre por analogía con una mandíbula. Esta constituida por dos placas,
una móvil y otra fija, al oscilar la placa móvil aprisiona a las partículas contra la placa
fija, los esfuerzos aplicados mediante este movimiento fracturan a las partículas. Los
productos descienden a través de la cámara donde son nuevamente fracturados hasta
caer por la abertura de descarga.
En la figura se muestra una chancadora de este tipo, debe señalarse que estas
máquinas se especifican por las dimensiones G x lr, donde G da la abertura de
admisión, distancia horizontal medida en la boca, y lr la longitud de la boca.
A : Abertura de la boca de admisión
B: Diámetro del manto
C: Ajuste lateral
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FIGURA 4-6: Chancadora de mandíbula de palanca doble.
Las chancadoras de mandíbula se clasifican por la forma como pivotea la
mandíbula móvil. En la chancadora Blake la mandíbula es pivoteada por la parte
superior, por lo cual tiene la boca de admisión fija y la abertura de descarga variable.
En cambio, la chancadora Dodge es pivoteada por la parte inferior, por lo cual tiene la
abertura de descarga fija mientras que la abertura de admisión es variable. El diseño
Dodge se utiliza preferentemente en operaciones de laboratorio y de preparación de
muestras, mientras que el Blake se utiliza en operaciones industriales.
En las máquina Blake se distinguen dos diseños, el de doble palanca y el de
palanca simple o de excéntrica superior. Estos dos tipos se esquematizan en las
figuras siguientes, en el primero de ellos el movimiento de la mandíbula móvil se
origina por el desplazamiento vertical de la biela hacia arriba o hacia abajo, mientras
que en el segundo diseño la mandíbula está suspendida en el eje excéntrico.
Las chancadoras de mandíbula y giratoria tienen una función similar. Sin
embargo, para una misma abertura de admisión, la chancadora giratoria es de mayor
capacidad, por lo cual, cuando es deseable una alta capacidad se prefiere utilizar este
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tipo de máquinas. Sin embargo, en el caso que el problema sea de tamaño máximo y
no de capacidad resulta más conveniente una chancadora de mandíbula por la
posibilidad de que la giratoria quede sobredimensionada. Otro aspecto tiene relación
con los costos, la chancadora de mandíbula es una máquina menos compleja que la
giratoria, ello redunda en menores costos de inversión y de mantención. De allí que en
las operaciones de bajo tonelaje de procesamiento se prefieran utilizar este tipo de
máquinas.
4.3.3. Trituradora de Cono.
Es una chancadora de eje vertical similar a una giratoria, pero difiere de el la en
varios aspectos, entre ellos: el eje principal es más corto y no se encuentra
suspendido, como en la giratorio, sino que es soportado por un soporte universal
ubicado bajo el cono; el diseño de la cámara de chancado es más plano lo que permite
un mayor tiempo de residencia del mineral en la cámara de chancado y una mayor
razón de reducción y; son máquinas más rápidas con mayor velocidad de giro. El
primer diseño corresponde al Symons que se muestra en la Figura 4-7
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FIGURA 4-7 : Chancador de Cono Symons
Estas máquinas se utilizan en la trituración secundaria y terciaria. Existen
dos diseños, los que se muestran comparativamente en la Figura 4-8, la estándar y la
de cabeza corta, esta última se utiliza preferentemente en la trituración terciaria.
Cabeza Standard Cabeza Corta
FIGURA 4-8 : Chancadoras de Cono, estándar y cabeza corta
El material se alimenta al chancador por la parte superior hacia el plato de
distribución, que gira junto con el cabezal y ayuda a distribuir uniformemente la carga
en la cámara de chancado.
Debido al uso, el revestimiento de los chancadores va sufriendo desgaste a
consecuencia de lo cual cambia el ajuste lateral de la descarga. Este ajuste debe ser
regularmente corregido a fin de mantener el tamaño del producto en el rango deseado.
Para efectuar dicha corrección la estructura principal de la máquina tiene un anillo con
hilo interior y la taza del chancador una rosca o tuerca por fuera que está articulada
con dicho anillo, de tal forma que atornillando la tuerca en el sentido hacia arriba o
hacia abajo se puede acercar o alejar el cabezal de la taza, cambiando con ello el
setting de la descarga.
Este tipo de máquinas ha tenido una evolución en lo que respecta a los
materiales utilizados, el diseño del sistema de amortiguación, cambios en los sistemas
de lubricación, etc. estos cambios están presentes en el diseño Nordberg, que se
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muestran en la figura 4-9. Llama la atención en su estructura externa el cambio del
sistema de resortes, característico de la Symons, por un sistema de amortiguadores.
Asimismo, para ajustar la abertura lateral se dispone de un dispositivo de mayor
facilidad operativa que el de las máquinas antiguas.
Figura 4-9: Chancadora de cono Nordberg.
Otras innovaciones importantes se han dado en los denominados Hidroconos,
como se muestra en la Figura 4-10, estos chancadores disponen de un sistema
hidráulico que es permite hacer el ajuste de la abertura lateral de manera
automática, cuando la presión de aceite aumenta el cono sube, disminuyendo con
ello la abertura. Este proceso es “inteligente”, el chancador se ajusta
automáticamente cuando detecta que la abertura ha aumentado por sobre el rango
establecido.
En estos equipos el sistema hidráulico evita el daño si a la cámara de
chancado pasara material infracturable que pudiera producir atochamiento en la
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máquina. En esa situación, el sistema automáticamente hace bajar el cono a fin
que el objeto que obstruye la cámara pueda caer libremente.
FIGURA 4-10: Hidrocono
4.3.4. Otros diseños.
Los diseños comentados, giratorias, mandíbula y cono, son de uso extendido en
la industria minera del cobre, pero existen otros diseños de chancadores que son de
utilidad en otro tipo de industrias y que resulta de interés el presentar.
a.- Chancadora de martillo.
En estas máquinas la reducción de tamaño es causada por impactos a la roca
aplicados a alta velocidad cuando ella se encuentra en caída libre. En la Figura 4-11
se muestra un esquema de este tipo de máquinas. Los martillos, que pueden pesar
hasta 100 Kg., están fabricados de acero al manganeso y tienen una placa de ruptura
del mimo material. Los martillos se encuentran pivoteados a un rotor que gira a
velocidades entre 500 y 3000 RPM.
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Una de las características importantes está en el tipo de mecanismo de fractura,
este es principalmente impacto, por lo cual las partículas del producto no almacenan
grietas que se manifiesten en forma posterior. Esto hace recomendable su uso en
materiales de canteras, por ejemplo calizas, y sobre todo en materiales que son
utilizados con fines ornamentales.
FIGURA 4-11: Chancador de martillo
b.- Chancadora de rodillo
Esta consiste básicamente en dos rodillo que giran en sentido inverso dejando
una abertura entre ellos. El material es forzado a pasar por dicha abertura
experimentando una fuerte compresión y fracturándose. Estos rodillos pueden ser
dentados, como el mostrado en la Figura 4-12, y se utilizan para materiales que son
blandos o que se disgregan con facilidad.
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FIGURA 4-12: Chancadora de Rodillo
4.3.5.- Equipos auxiliares en plantas de chancado.
En la operación de unidades de chancado se advierten varios equipos e
instrumentos que complementan a la operación. Entre ellos se tienen:
a.- Martillos hidráulicos. Se sitúan normalmente en la cercanía de la boca de
alimentación de las chancadoras primarias, tienen como misión fragmentar las rocas
que presentan un tamaño mayor al máximo permitido como alimentación de la
máquina.
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FIGURA 4-13 : Martillo hidráulico
b.- Correas transportadora
Las correas transportadoras son equipos utilizados en el transporte de
materiales gruesos y relativamente secos. La correa está fabricada con capas de
género y goma prensada o vulcanizada. La capa superior e inferior esta hecha de una
goma resistente a la abrasión
Las correas funcionan sobre polines, estos pueden ser planos pero lo más
corriente es que ellos sean con depresión en la forma como se indica en la Figura 4-
10. La capacidad de una correa depende de su ancho, velocidad y depresión.
Las correas transportadoras están equipadas con detectores de velocidad;
interruptores de emergencia del cordón de seguridad; detectores de desalineamiento
(desplazamiento lateral); y un detector de chute en el punto de descarga. Al activarse
cualquiera de estos dispositivos se activa una alarma que puede, en situaciones de
emergencia incluso detener la correa.
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En una correa normal, como la mostrada en la Figura 4-14, se identifican los
siguientes elementos:
a. Polea delantera: Es la polea que se encuentra en el punto de descarga de la
correa, frecuentemente es allí donde se encuentra el motor de impulsión del
sistema.
b. Polea de apoyo: Es la polea que se utiliza para aumentar el arco de contacto de
la polea motriz.
c. Polea de curvatura: Es la polea que se utiliza para cambiar la trayectoria de la
correa.
d. Polea de tensión: Es la polea que se utiliza para centrar la correa, puede
utilizarse para los efectos la polea trasera o bien una polea que actúe por
gravedad.
e. Polea trasera: Es la polea que se utiliza para girar la correa desde la dirección
de retorno a la trayectoria cargada.
f. Polines de carga: Son los rodillos que se encuentran debajo de la correa
cargada y que soportan tanto a la correa como a la carga.
g. Polines de impacto: Son los que están ubicados bajo los puntos de alimentación
de la correa.
h. Polines de retorno: Son los polines que se encuentran debajo del lado de retorno
de la correa y soportan el peso de la correa transportadora vacía que regresa.
Existen diferentes diseños de correas especiales, entre ellos se encuentran las
correas de largo alcance, por ejemplo las que conducen el material chancado desde la
mina hacia la Planta y las correas de alimentación, Feeders, situadas bajo los silos o
las cámaras de roca, stock pile, y que normalmente tienen polines de tipo plano.
Para el diseño de sistemas de transporte por correa es conveniente utilizar la
información entregada por el propio fabricante, que permite especificar el tipo y
características de las correas a utilizar en conformidad con la capacidad requerida y la
topografía del terreno o la altura a la que debe llevarse la carga.
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Polea
delantera
Polea de apoyo
Polea de curvatura
Polea de Tensión
Polines de retorno
Polea trasera
Peso
Polines de carga
Descarga
de mineral
Alimentación
de mineral
Detector de
atollo
Polea
delantera
Polea de apoyo
Polea de curvatura
Polea de Tensión
Polines de retorno
Polea trasera
Peso
Polines de carga
Descarga
de mineral
Alimentación
de mineral
Polea
delantera
Polea de apoyo
Polea de curvatura
Polea de Tensión
Polines de retorno
Polea trasera
Peso
Polines de carga
Descarga
de mineral
Alimentación
de mineral
Detector de
atollo
FIGURA 4-14: Correa transportadora
c.- Sistemas de recolección de polvo.
Los sistemas de chancado generan una gran cantidad de polvo que se va hacia
el ambiente, por lo cual es frecuente que estas unidades dispongan de sistemas de
control o de recolección de polvo.
Un procedimiento normal es utilizar boquillas que nebulizan agua en los puntos
de traspaso de mineral o de generación de polvo. Las boquillas dispersan finas gotas
de agua las que al chocar con las partículas de polvo las adhieren y permiten que ellas
sedimenten. En caso contrario las partículas en suspensión pasarían hacia la
atmósfera con el consiguiente daños hacia el medio ambiente y la salud de las
personas.
d.- Correas magnéticas y detector de metales.
El paso de materiales no triturables, como trozos de metal, puede originar
severos daños por atascamiento en las cámaras de chancado, de allí que como
elementos de seguridad se utilicen electroimanes, que eliminan el acero arrastrado por
el mineral y sistemas de detección de metales.
Los electroimanes ellos van montados en correas transportadoras sobre la
correa principal y en disposición perpendicular a ésta, de tal forma que los trozos de
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acero que pudieran haber sido transportados serán atraídos por el electroimán y
mediante la correa serán sacados fuera del sistema.
El detector de metales es un instrumento electrónico que detecta la presencia
metales magnéticos o no magnéticos. El principio en el cual se basa es la mayor
conductividad eléctrica que tienen los metales respecto de las partículas de mineral. En
la parte superior de la correa se emite una señal electromagnética que es captada bajo
ésta. La presencia de metal en la carga de la correa modificará dicha señal, lo cual
accionará una alarma o un interruptor a fin de corregir esta anomalía..
f.- Pesómetros.
Es un conjunto de báscula que permite determinar el peso de material
transportado por las correas. Esta formado por polines pesadores y por una pila piezo
eléctrica indicadora de la tensión de precisión que registra el peso que pasa por el
sistema. La carga sobre la correa se traslada a los polines pesadores y luego a la pila
piezoeléctrica que lo traduce a peso.
4.4.- Máquinas de molienda.
4.4.1.- Molinos rotatorios
El equipo más utilizado en la industria minera es el molino rotatorio, este
consiste en un tambor que gira y que contiene en su interior cuerpos de molienda. A
consecuencia del giro del molino los cuerpos moledores son levantados hasta cierta
altura desde donde caen rodando hasta el piso.
Los cuerpos de molienda pueden ser barras, bolas, conos, guijarros o
partículas de gran tamaño del mismo mineral que se está moliendo. Estos cuerpos
determinan la denominación del molino, así se distinguen molinos de barras, molinos
de bolas, molinos de guijarros, molinos autógenos y semiautógenos.
En la Figura 4-11 se muestra un molino rotatorio, los componentes normales que
pueden identificarse son:
i. Carcaza : Cuerpo del molino, (compuesto de hojas de acero soldadas o
remachadas, o laminadas de una sola pieza.
ii. Revestimiento, el molino está revestido interiormente por placas de goma
o de acero al manganeso. Estas constituyen la guarnición que protege a la
carcaza del desgaste.
iii. Parrillas: En algunos molinos se instalan rejillas o parrillas en el interior y
próximas a la descarga. Estas parrillas, de abertura 3/4" a 1/2", están
destinadas a retener los cuerpos moledores y las partículas que aún no han
alcanzado un tamaño apropiado.
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iv. Rodamiento Trunión (descansos) : Son las bases horizontales
concéntricas de carga y descarga en los cuales se apoya el tambor
cilíndrico.
v. Trommel : Harnero dispuesto a la salida de la carga, cuya finalidad es
clasificar el sobretamaño que expulsa el molino.
vi. Engranaje del anillo (corona):Elemento mecánico que actúa con un
piñón y que es accionado por el Motor del Molino.
vii. Motor del Molino: El molino de bolas funciona con un motor eléctrico
sincrónico el cual transmite potencia al grupo reductor.
viii. Embrague: Dispositivo que conecta el eje del motor con el piñón que
acciona la corona del molino.
ix. Dispositivo de Carga (chute de alimentación): Ubicado en extremo de
la alimentación y que recibe la carga circulante del sistema.
x. Dispositivo de descarga: Es aquel que transfiere la pulpa desde el
molino al cajón de alimentación a los clasificadores.
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FIGURA N° 4-11. Esquema de un Molino Rotatorio
Como elementos auxiliares se tienen:
- Sistema de Lubricación de aceite. Este sistema está asociado a los
rodamientos de los descansos. Importa la presión, la que da una indicación
de la carga en el interior del molino, y la temperatura que tiene el aceite.
Frente a temperaturas elevadas el sistema reacciona enfriando.
- Sistema de Lubricación de Grasa Asfáltica. Es quien lubrica el sistema
de piñón – corona que acciona al molino.
- Sistema de Aire de Embrague. El sistema motriz del molino se conecta al
motor eléctrico mediante un embrague, este dispositivo es neumático por lo
cual importa la presión de aire en la red.
4.4.2. Acción de los cuerpos moledores
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La carga de los medios de molienda, cuyo volumen aparente es del orden del
30 al 40 % del volumen interno del molino, presenta una superficie inclinada que se
caracteriza a través del denominado “ángulo de levantamiento de carga”, Figura 4-12.
En su giro los cuerpos de molienda emergen desde el punto más alto y caen hasta el
punto más bajo desde donde vuelven a incorporarse a la carga. Con el movimiento la
carga ésta se expande y permite que las partículas penetren los intersticios haciendo
más efectiva la labor de los medios de molienda. Estos al caer Aplican diversos
esfuerzos a las partículas, destacando los de impacto y de compresión.
Para que pueda tener lugar la elevación y posterior caída de los cuerpos
moledores es necesario que en la pared interior del molino existan barras
levantadoras o lainas corrugadas (lifter), de otra forma la carga se deslizaría como un
todo por la superficie interior del molino.
Zona de cataratas
Zona de cascada
Volumen muerto
FIGURA 4-12 : Movimiento de la carga de bolas en un molino
Además de la presencia de elevadores, resulta importante la velocidad de
rotación del molino. A baja velocidad los cuerpos moledores se elevan y caen dando
tumbos, originando una serie de compresiones sucesivas sobre las partículas, este
tipo de movimiento se denomina de cascada, a velocidades mayores algunas de los
cuerpos se desprenden y se proyectan separándose de la carga, este régimen se
llama de catarata. Los cuerpos en catarata muelen por impacto y principalmente a las
partículas que se encuentran en los pies de la carga. Finalmente, al aumentar la
velocidad se llega a la denominada velocidad crítica, Nc, en la cual los cuerpos se
mantienen pegados a la carcaza sin caer. Esto ocurre cuando la fuerza centrífuga
contrarresta a la fuerza de gravedad, de allí que este fenómeno se denomine
centrifugación. De un balance de fuerza se obtiene, en el caso de molinos de bolas,
la siguiente relación:
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Nk
D dc
(4-1)
donde D es el diámetro del molino y d el diámetro de las bolas, k es una constante que
depende de las unidades, su valor 76,6 si las longitudes se expresan en pies y 32,4
cuando se expresan en metros. Usualmente el diámetro de los medios de molienda es
despreciable frente al diámetro del molino, por lo que la expresión anterior se escribe
como:
Nk
Dc (4-2)
Los molinos operan a velocidades menores que la velocidad crítica. Además, es
corriente que esta velocidad se exprese como una fracción de la velocidad crítica:
NN
Nc
* (4-3)
donde N* es la fracción de la velocidad crítica y N es la velocidad de giro del molino.
Mediante un balance de energía mecánica puede demostrarse que al caer el
cuerpo de molienda la mayor energía cinética en el impacto se logra cuando
N* = 0,78. Los valores utilizados normalmente en la práctica son de 0,77 para molinos
de bolas y 0,70 para molinos de barras.
4.4.3.- Potencia del Molino.
Modelo teórico de consumo de potencia
Para derivar un modelo teórico que de cuenta del consumo teórico de
potencia en el molino puede utilizarse el sistema descrito por la figura (4-13).
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Carga del molino
Angulo de elevación
de la carga
O
G
c
W
a
b
Nivel de la carga
FIGURA 4-13: Modelo para el cálculo de potencia teórica de un molino.
En ella se representa un molino de diámetro D que gira a N revoluciones
por minutos (rpm), con una carga constituidas por bolas y pulpa cuyo peso total es W y
que tiene una densidad aparente igual a ap. El centro de gravedad G se encuentra
ubicado a una distancia c del eje del molino, O. En estado estacionario se establece
un ángulo de elevación , entre el nivel de la carga y la horizontal. En esas
condiciones el consumo neto de potencia está dado por la expresión:
P = (Torque) x (velocidad de rotación) (4-4)
en el sistema considerado la componente del peso en la dirección del movimiento está
dado por (W sen ), con lo cual:
Torque = c W sen (4-5)
al reemplazar este valor en la ecuación (4-4) y expresando la velocidad de rotación en
radianes por segundo se obtiene:
P = 2 c N W sen (4-6)
Haciendo uso de las ecuaciones anteriores la velocidad del molino puede
expresarse como un porcentaje de la velocidad crítica, con ello se tiene.
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N = 0,7663 (% N*) D
-0.5 (4-7)
Por otra parte, la masa de la carga está dada por su densidad aparente
multiplicada por el volumen que ocupa. Si c es la fracción de volumen del molino que
ocupa la carga se tiene:
W D Lap c
4
2 (4-8)
donde L es el largo efectivo del molino.
Si la carga se encuentra homogéneamente distribuida, a través de
consideraciones geométricas se obtiene la siguiente correlación para el llenado del
molino:
c
Dx c 0 4502 0 844 10 2, , (4-9)
Reemplazando las ecuaciones anteriores en la expresión (4-6) y reordenando
términos se obtiene la expresión final que da cuenta del consumo teórico de potencia:
P K DL
DN xp ap c c
3 5 2 2100 1076 10. * (% , (% ) ) sen (4-10)
La constante Kp vale 2,386113 x 10-5 y los otros términos tienen el
sentido ya indicado. Esta ecuación es aplicable a cualquier tipo de molinos.
4.4.4.- Molinos de barras.
Los molinos de barras se utilizan en la molienda primaria del mineral y tratan
mineral proveniente de una trituración secundaria o terciaria. Operan en circuito
abierto y su producto alimenta a sistemas de molienda-clasificación donde operan
molinos de bolas. Su diseño corresponde al de un molino rotatorio con una relación
Largo/Diámetro mayor a 1,5 : 1.
En su interior actúan como cuerpos moledores barras de acero cuyo largo es
del orden de 1,4 a 1,6 veces el diámetro interno del molino. Longitudes de barras
menores a 1,25 el diámetro pueden producir entrabamiento, asimismo, longitudes
superiores a 6,8 mtrs dificultan el movimiento del molino en torno a su eje y las barras
se fracturan dañando los sistemas de descarga del molino. El volumen aparente de la
carga de barras es del orden de 35 a 40 % del volumen interno del molino.
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Uno de los aspectos prácticos de interés es la acción de clasificación interna de
las barras. Estas actúan como parrillas originando productos de granulometrías
relativamente uniformes.
En el procesamiento de minerales de cobre su uso a decaído. En faenas de
tamaño medio, menores a 20.000 TPD, resulta más conveniente instalar equipos de
trituración terciaria como etapa previa a la molienda y en plantas de mayor capacidad
es más conveniente realizar la molienda primaria en molinos SAG. Sin embargo, en
algunas operaciones de minería no metálica es un equipo plenamente vigente.
4.4.5.- Molinos de bolas.
En un molino de bolas los cuerpos moledores son bolas de acero, fundidas o
forjadas, y que se fabrican con diámetros máximos de 5”. Las bolas ocupan alrededor del
35% a 45% del volumen interior del molino. Esta operación se realiza en húmedo a un
porcentaje de sólidos que varía entre 55% y 70%, pulpas muy densas impiden el
movimiento libre de las bolas y el transporte de los sólidos en el interior del equipo, pulpas
muy diluidas “lavan” las partículas pegadas a las bolas disminuyendo la eficiencia y
elevando el consumo de acero.
Al girar el molino las bolas son levantadas hasta alcanzar una altura máxima
desde la cual caen hacia el piso del molino. En este proceso las bolas imprimen a las
partículas los diferentes esfuerzos que originan su reducción de tamaño. Además, gran
parte de la pulpa se ubica en los intersticios entre bolas, de allí que al producirse el
movimiento ascendente en las paredes y descendente en el centro, sobre las partículas
se aplican esfuerzos tangenciales que producen abrasión y generación de partículas
finas.
Las principales variables que se identifican en un molino de bolas son las
siguientes:
- Alimentación al molino
- Potencia consumida.
- Porcentaje de Sólidos en la Descarga.
- Presión en los descansos.
- Consumo de bolas.
- Velocidad de rotación del molino.
En general puede indicarse:
Alimentación al molino: Para un mineral de una dureza determinada el tamaño de
producto depende de la tasa de alimentación. Si el flujo de alimentación es elevado,
las partículas permanecerán poco tiempo en el molino y la granulometría de la
descarga será más gruesa. Lo contrario también es válido. Este hecho permite
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reaccionar frente a cambios en la dureza del mineral a través de disminuciones o de
aumentos en la tasa de alimentación al molino.
Una tasa de alimentación elevada puede causar problemas de atochamientos
en el interior de la máquina. En este caso la carga tiende a devolverse y obstruir la
alimentación.
Potencia consumida : La potencia consumida por el molino depende casi
exclusivamente de la fracción aparente de medios de molienda y es poco dependiente
de la carga de mineral. Esto por la considerable diferencia en peso entre la fracción
cargada con bolas y la masa de pulpa situada en los intersticios y superficie de la
carga.
Este hecho, potencia dependiente de la fracción de los medios de molienda,
se utiliza en algunas plantas como criterio para agregar bolas al sistema, por ejemplo
si el operador detecta que disminuye el amperaje puede, con algún grado de certeza,
atribuirlo a la disminución de bolas en el interior del molino. No obstante, este criterio
debe ser verificado en forma práctica por la posibilidad que contribuyan a esta
evidencia otros factores, como ser cambios en el ángulo de levante o cambios en el
espesor de corazas.
En una operación normal la potencia debiera de mantenerse constante, pero
puede presentar algunas variaciones. Para explicar la conducta es necesario
contrastar con la presión de aceite de los descansos. Si fuese mucha la carga la
potencia debiera de disminuir con el consiguiente aumento de la presión de aceite. Si
la carga fuese poca, la potencia presenta una conducta oscilante con tendencia al
aumento.
A modo de ilustración se presenta una relación empírica aceptada de la
potencia de un molino de bolas:
)D
L( )N (100 ) (100 (D) K = P 1,505*0,555
b
3,5
rE (4-11)
en ella puede observarse que la potencia depende de la fracción volumétrica de bolas,
la fracción de la velocidad crítica y de las dimensiones del molino, (largo, L y diámetro,
D). La constante Kb depende del tipo de descarga, por rebalse o por parrilla.
Porcentaje de sólidos de la pulpa: El agua que se adiciona al molino tiene como
función principal el transporte de la carga en el interior del equipo. Las pulpas diluidas
hacen que el paso del material por la máquina sea rápido, aumentando el desgaste de
acero por el choque entre bolas. Pulpas muy concentradas dificultan el transporte
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produciéndose atochamientos. Los valores corrientes de operación se encuentran en el
orden de 70 (%) en sólidos, pero debe indicarse que por la propia dinámica de la
máquina este valor se encuentra distribuido en el interior del molino y en algunos
sectores puede presentar valores diferentes..
Presión de aceite en los descansos: La presión de aceite en los descansos provee
de una medida indirecta del peso de la carga en el interior del molino. Pero, como se
indicó, ésta depende en gran medida de la carga de bolas presentes y es
relativamente independiente de la carga del mineral.
Consumo de bolas: En la operación las bolas de acero van sufriendo desgaste, este
es producto de la abrasión y de los impactos que sufren con el mineral y también por
corrosión del medio. Diariamente deben incorporarse bolas al sistema de acuerdo a
patrones estadísticos de la planta.
Velocidad de rotación: En algunos molinos de bolas es posible modificar la velocidad
de rotación. Esto tiene importancia en las situaciones de partida del molino con carga
ya que en esta situación es posible hacer partir el molino “desde cero”, sin que haya
riesgo de producir daños en la estructura de la máquina.
Dureza: Para un molino de bolas el concepto de dureza se expresa en términos del
llamado Indice de Trabajo, (Work Index), definido por Fred Bond en 1952. El Wi
corresponde al trabajo total, expresado en Kwh/Ton corta, necesario para reducir una
tonelada de material desde un tamaño teórico infinito hasta partículas que sean
inferiores en un 80 % a 100 micrones ( aproximadamente 67 % - 200 mallas). Este
valor se obtiene experimentalmente en un equipo denominado Molino de Bond.
Las perturbaciones, variables aleatorias no controladas, provienen del mineral.
Entre ellas está la dureza, tamaño de partícula de la alimentación y la abrasividad.
Las dos primeras determinan la tasa de alimentación al molino, materiales más finos o
más blandos requieren de un menor tiempo de residencia en el equipo por lo que
puede aumentarse la tasa de alimentación. El consumo de bolas está determinado, en
gran parte, por la abrasividad del mineral. Además, estas perturbaciones dependen de
las características del yacimiento y del ritmo de explotación de la mina.
4.4.6. Molinos Autógenos (FAG) y Semiautógenos (SAG).
Estos molinos utilizan como medios de molienda colpas de gran tamaño del
propio mineral que está en proceso. Estas colpas, que pueden ser inclusive de 8 “ y
que son elevadas a una altura del orden del diámetro del molino, deben de tener una
dureza apropiada para fracturar partículas de tamaños menores, asimismo, a
consecuencia de su ascenso y caída, se produce una autofractura que rompe la roca
y da origen a trozos de tamaños menores.
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En el caso de los molinos autógenos (FAG), estos utilizan exclusivamente las
rocas del mineral como medios de molienda, pero uno de los problemas que se
advierte es la aparición de un cierto tamaño de partículas, denominado tamaño crítico,
que no se muele y que se acumula en el interior del molino. El problema anterior se
soluciona si se le agregan bolas de gran tamaño a la carga. En este caso la operación
se denomina molienda semiautógena, SAG.
Un molino semiautógeno, SAG, (abreviación del término inglés Semi
Autogenous Grinding), es un molino rotatorio donde la mayor parte de la acción de
molienda es realizada por trozos de gran tamaño, (8 – 10 pulg.), del mismo material,
los que son ayudados por bolas de acero de 4” o mayores.
Estructuralmente son molinos rotatorios por lo cual son de características
similares a los molinos de bolas.
Algunas diferencias importantes con los molinos de bolas son las siguientes:
a. Los molinos SAG disponen siempre de una parrilla interna que impide
que los trozos mayores de mineral y las bolas salgan del sistema.
b. El diámetro del molino es mayor que su largo, la razón de ello se debe a
la mayor altura a la que debe llevarse la carga a fin de que cumpla con el
cometido de moler y de autofracturarse.
c. En cuanto al sistema motriz pueden ser accionados por un sistema de
piñón-corona, o bien por un sistema integrado en el cual el molino es el
rotor y un anillo que lo rodea actúa como estator.
No obstante la existencia de bolas en el molino es inevitable que aparezca un
cierto tamaño de material particularmente duro que no se fracturará. Estos se
denominan con la palabra inglesa “Pebbles” y deben extraerse desde el sistema. Para
el efecto, en la descarga de los molinos SAG, además del harnero tromell común a los
otros molinos, se ubican harneros vibratorios cuyo sobretamaño está constituido por
dichos pebbles. La operación normal es que estos pebbles, una vez eliminados los
restos de acero, sean triturados en chancadoras de cono y retornen al sistema como
alimentación al SAG.
En un molino SAG es de gran importancia la potencia consumida, de acuerdo a
la ecuación teórica, (4-10), la potencia aumenta con la fracción de llenado de la
máquina para luego empezar a disminuir pasando por un máximo. Cuando se está en
condición de aumento de potencia, o bien ésta se muestra estacionaria, el molino
cumple con su función, las partículas mayores y las bolas son proyectadas originando
impacto sobre el pie de la carga, pero si la potencia disminuye, a causa del llenado, se
está en una situación anormal, la carga puede estarse moviendo como un todo, sin
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producir fractura, y con riesgo para la estructura del equipo, a esta situación se le
denomina como: de “sobrecarga”.
La fracción de llenado depende de una multiplicidad de factores, entre ellos se
cuentan:
a. Tasa de alimentación de carga fresca.
b. Granulometría de alimentación
c. Dureza del mineral.
d. Viscosidad de la pulpa.
e. Densidad del mineral y de la pulpa
f. Carga de bolas
g. Descarga de parrillas
a. Tasa de alimentación de carga fresca. En este punto es necesario establecer una
diferencia fundamental entre la operación de un molino SAG y uno de bolas. En este
último, a mayor tasa de alimentación las partículas tendrán un menor tiempo de
residencia en el equipo, en cambio, en un molino SAG, su efecto será sobre la fracción
de llenado del molino. La tasa de descarga depende de la fracción de tamaño menor a
la abertura de la parrilla interna, existentes en el del equipo, por lo que no puede
establecerse una relación directa como en el caso de un molino de bolas.
b. Granulometría de alimentación: La eficacia de un molino SAG depende de la
disponibilidad de trozos lo suficientemente grande como para producir fractura y que a
su vez se autofracturen. Pero, por otra parte, el flujo de descarga del molino depende
de la cantidad de finos en su interior, por lo cual es deseable que la alimentación
llegue con una cierta cantidad de tamaño particulado menor. Como esta no es una
variable que pueda controlarse en la planta han surgido procedimientos que permiten
una mejor compatibilización con los procedimientos utilizados en la mina, “Mine to
Mills”.
c. Dureza del mineral: El efecto de la dureza del material apunta en dos direcciones
contrarias, por una parte, el tener un material más duro será beneficioso para la acción
como medio de molienda, pero por otra parte, disminuirá su autofractura. En general,
una mayor dureza aumenta el llenado del molino y genera una mayor cantidad de
“pebbles”.
d. Viscosidad de la pulpa: La viscosidad de la pulpa afecta el transporte en el interior
del molino hacia la parrilla de descarga originando acumulaciones puntuales de
material.
e. Densidad del mineral y de la pulpa: La concentración de sólidos en el molino,
mediada por la densidad de pulpa tiene importancia para el transporte del material en
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el interior del equipo. Si la pulpa es demasiado densa, ese transporte será dificultoso y
habrá tendencia a la acumulación. La densidad del mineral tiene efecto sobre la
densidad de la pulpa.
f. Carga de bolas: Como se ha indicado, las bolas permiten fracturar las partículas de
tamaño crítico, (que son demasiado pequeñas para fracturar a otras y demasiado
grandes para ser fracturadas), si en el sistema faltasen bolas puede producirse un
acumulamiento de dichos tamaños en el interior del molino. La fracción de bolas en el
molino es del orden de 6 a 8 %. Al respecto debe indicarse que la principal ventaja de
un molino SAG, respecto de la molienda en un circuito convencional de bolas, es
precisamente la disminución del consumo de acero.
FIGURA 4-14: MOLINO SEMIAUTOGENO
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4.5. Clasificadores
La operación de clasificación consiste en separar en fracciones una mezcla de
partículas de diferentes tamaños. Cada una de estas fracciones presentará una mayor
uniformidad en su distribución granulométrica. En particular, en el caso de sistemas de
molienda-clasificación se obtienen dos fracciones, una que contiene las partículas
mayores a un cierto tamaño, denominado tamaño de corte, y otra que contiene a las
partículas de tamaño menor.
En la figura (4-15) se esquematiza un clasificador, por convención a la fracción
que contiene a las partículas de tamaños mayores se le denomina Descarga y a la
que contiene a las partículas de tamaños menores se le da el nombre de Rebose.
Debe destacarse que estos nombre son referenciales ya que suelen utilizarse otras
denominaciones de acuerdo al tipo de clasificador y a la costumbre de las faenas. Por
ejemplo, en el caso de hidrociclones suele utilizarse la nomenclatura inglesa
designando como underflow (o simplemente under) a la fracción de tamaño mayor y
como overflow (o simplemente over) a la fracción menor.
CLASIFICADOR
fd (xi)fa (xi)
fr (xi)
Flujo másico de
alimentación : A
Flujo másico de
descarga : D
Flujo másico de
rebose : R
FIGURA 4-15: esquema de un clasificador de tamaños.
En los equipos de clasificación se distinguen dos grandes grupos: los que
separan por la acción de mallas y los que lo hacen con la participación de un fluido. En
el primero se encuentran los harneros y en los segundos los hidrociclones y los
clasificadores mecánicos de flujo transversal.
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4.5.1. Harneros
Los equipos de clasificación de uso corriente en las plantas de chancado son los
harneros. Básicamente un harnero es una superficie que cuenta con orificios de una
determinada abertura. Las partículas cuyo tamaño es inferior a dicha abertura son
capaces de atravesar la superficie, mientras que las partículas de tamaños mayores no
pueden hacerlo.
Los orificios pueden provenir de la separación de barras dispuestas en forma
paralela, del tejido de una malla metálica o de las perforaciones hechas en una placa.
En cualquier caso, la abertura que queda permite separar a las partículas en dos
fracciones, las mayores, que no pasan por dicha abertura, y las menores, que si lo
hacen.
Los harneros pueden ser de tipo estacionario y de tipo móvil. En los primeros se
identifican a las parrillas y los harneros curvos. En los móviles el Trommel, los harneros
vibratorios y los harneros de alta frecuencia y, relativamente nuevos en la técnica, los
harneros tipo banana.
a.- Parrillas (Grizzly).
Consisten en un marco en el que se han dispuesto barras o cadenas, en forma
paralela, dejando una abertura constante entre ellas. Este marco se dispone inclinado
de tal forma que las partículas que no atraviesan la abertura rueden hacia el pie desde
donde son evacuadas. Este tipo de equipos permite tratar materiales relativamente
gruesos y suele disponerse previo al chancado primario. Para identificar esta
operación se utiliza también el término en ingles “scalper” .
Se identifican también parrillas móviles, con un concepto similar al de los
harneros vibratorios, las que se utilizan para un rango de tamaño menor que el de
aplicación en parrillas fijas.
b.- Harneros curvos.
Estos equipos se utilizan en húmedo y permiten clasificar partículas en el rango
de 100 a 12000 m, aún cuando su mayor aplicación tiene lugar entre 200 y 3000 m.
Este rango cubre el tamaño mínimo de uso en harneros vibratorios, 10 # , y el rango
superior de uso en hidrociclones, 100 #.
Los harneros curvos, como su nombre lo indica, están compuestos por una
superficie cóncava y tiene dispuesta barras en ángulo recto con el flujo de alimentación.
La pulpa se alimenta por la parte superior, en forma tangencial a la superficie, y
buscando distribuirla por todo el ancho del harnero. En la Figura (4-16) se muestra un
harnero de este tipo.
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SUPERFICIE DEL HARNERO
SOBRE TAMAÑO
BAFFLE DE AJUSTE DE ALIMENTACION
LIQUIDO Y SOLIDOS DE
BAJO TAMAÑO
FIGURA 4-16: Esquema de Harnero Curvo
c.- Trommel.
Consiste en un cilindro, fabricado de una malla metálica o de una chapa
perforada, que gira alrededor de un eje inclinado del orden de 10 a 20º sobre la
horizontal. Este giro permite que las partículas, cuyo tamaño sea superior al de la
abertura de la malla del tambor, se desplacen hacia el punto de descarga mientras que
las partículas menores atraviesan la malla y son colectadas en la parte inferior.
Los trommel se utilizan en operaciones especiales, por ejemplo en lavado o
deslamado de materiales. En un principio se utilizaron en la clasificación de materiales
en circuitos de chancado, pero en la actualidad esto se lleva a cabo casi exclusivamente
con harneros vibratorios. Otro uso importante es el que tienen como componentes
estructurales de los molinos rotatorios, en efecto, todos los molinos tienen en la
descarga dispuesto un trommel, que permite eliminar los trozos de acero de las bolas o
bien los pebbles que se hayan generado.
c.- Harneros vibratorios.
Estos son los equipos de mayor uso para la clasificación de partículas en
circuitos de chancado de minerales. Básicamente consisten en una superficie fabricada,
con una malla, o una chapa perforada, que está dispuesta sobre un marco que es
movido por un mecanismo mecánico.
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El efecto de vibración causa dos fenómenos: en el primero de ellos las partículas
de tamaño menor a la abertura de la malla, al desplazarse y saltar, aumentan su
probabilidad para ponerse en contacto con la superficie y ser clasificadas; en el
segundo caso, respecto de las partículas de tamaño mayor, la vibración permite el
transporte de éstas desde la alimentación hacia el punto de descarga. En la técnica se
distinguen tres grandes tipos de harneros vibratorios:
- Harneros de pendiente media con vibración normal a la superficie.
- Harneros de pendiente media y vibración circular.
- Harneros horizontales con vibración dirigida.
De los anteriores los primeros son los de uso más frecuente. En cuanto al
mecanismo vibrador se identifican dos tipos, uno es un dispositivo mecánico constituido
por un eje excéntrico (harneros de dos cojinetes o de mecanismo simple) y el otro está
conformado por dos asientos excéntricos (harnero de cuatro cojinetes o de mecanismo
doble). El mecanismo doble permite una mejor vibración y se utiliza en el caso de
harneros de gran tamaño. Asimismo, para aumentar su rendimiento los harneros
pueden tener más de una bandeja. En la Figura (4-17) se muestra un harnero
vibratorio típico.
FIGURA 4-17: Harnero Vibratorio
d. Harneros tipo Banana
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Los harneros tipo banana, desarrollados por Nordberg, tienen básicamente tres
secciones, las que se muestran en la figura 4-18.
a. La sección por donde entra la alimentación, es empinada con una inclinación del
orden de 30º a 35º. Debido a esta inclinación el material adquiere velocidad
adelgazándose la cama y permitiendo que se forme una película delgada que
facilita el contacto de las partículas con la superficie cribante. Se estima que en
este sector se clasifica entre el 85 y el 90 % del material del bajo tamaño.
b. Una sección intermedia en la cual la pendiente es de aproximadamente 20º a
25º. En este sector la pendiente es menor, pero aún la suficiente para que el
material tenga una velocidad suficiente para formar capas delgadas que
facilitan el contacto de las partículas con la superficie.
c. La sección final o plana con una pendiente aproximada de 10º a 15º. En esta
sección el mecanismo vibratorio permite el transporte de las partículas de sobre
tamaño hacia la descarga.
Entre las ventajas que tiene esta tecnología respecto a los harneros vibratorios
convencionales se tienen::
Se puede usar en todo tipo de minerales, gangas, carbones y rocas de cuarzo.
Alta capacidad y eficiencia de pasado del material a través del tamiz.
Diseñado para aplicaciones de uso terminal.
Virtualmente elimina el cegado del tamiz por humedad o tamaños finos..
Requiere menos espacio que un harnero convencional de capacidad similar.
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Figura 4-18 : Partes Importantes de un Harnero Banana.
4.5.2. Clasificadores en húmedo.
Los clasificadores que actúan en un fluido, agua o aire, basan su mecanismo en
el diferente comportamiento que presentan, en el fluido, partículas de densidad simi lar
pero diferente tamaño. En este curso se considerarán sólo los clasificadores húmedos,
entre los que se cuentan los clasificadores mecánicos de flujo transversa, los
clasificadores hidráulicos y los hidrociclones.
a.- Clasificadores mecánicos de flujo transversal.
En estos clasificadores las partículas sedimentan en una cámara por donde fluye
un flujo de agua en la dirección transversal a la de sedimentación de las partículas. Esta
situación se esquematiza en la figura (4-19). Las partículas pequeñas tienen una baja
velocidad de sedimentación y son Arrastradas por el fluido. En cambio, las partículas de
mayor tamaño sedimentarán y se irán al fondo del recipiente.
Las partículas que han sedimentado deben ser evacuadas del sistema, para ello
se utilizan dispositivos mecánicos. Respecto a estos dispositivos se identifican dos
mecanismos. El de espiral, que consiste en un tornillo sin fin que al girar arrastra a las
partículas depositadas en el fondo, y el de rastra, que logra el efecto anterior por un
conjunto de rastras que al moverse arrastran a las partículas sedimentadas. En la
Figura (4-19) se muestra un clasificador de espiral.
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Dirección fluido
vf
vf
vs
vs
FIGURA 4-19: Acción de un clasificador de flujo transversal
FIGURA 4-20: Clasificador de espiral
En la minería metálica estos clasificadores se utilizaron en forma intensiva hasta
mediados de la década del cuarenta, pero después fueron reemplazados por
hidrociclones, porque éstos tienen mayor capacidad. En la actualidad se utilizan en
faenas de pequeña envergadura y como unidades de lavado. Por ejemplo, estos
equipos son muy eficientes en el tratamiento de arena que se utiliza como medio
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filtrante, debido a que logran un buen ajuste de la granulometría y eliminan los finos
presentes.
b.- Clasificadores hidráulicos.
En estos clasificadores el agua fluye en sentido contrario al de
sedimentación de las partículas, de tal forma que las partículas de tamaño pequeño,
cuya velocidad de sedimentación es menor que la velocidad del fluido, serán
arrastradas aguas arriba. En cambio las partículas de tamaño mayor, cuya velocidad de
sedimentación es mayor que la velocidad del fluido, caerán hacia el fondo del equipo.
Estos equipos no se utilizan en minería metálica, sin embargo son
eficientes como equipos de lavado de partículas, cuando se quieren eliminar los finos, y
permiten un buen ajuste de las fracciones granulométricas, ya que modificando el flujo
de agua pueden separarse adecuadamente distintas fracciones de tamaño.
c.- Hidrociclones.
Los Hidrociclones son equipos de clasificación continua que utilizan la fuerza
centrífuga para producir la separación de las partículas conforme su tamaño.
Estructuralmente está constituido por dos partes, un recipiente de forma cónica,
abierto en su descarga, el que se encuentra unido a una sección cilíndrica, la que
tiene una entrada de alimentación tangencial, Figura 4-21. La pulpa se introduce
tangencialmente en la sección cilíndrica y circula hacia abajo forzada por la
alimentación que ingresa.
Los ciclones están dispuestos en grupos o baterías para ahorrar espacio y para
asegurar una distribución pareja y adecuada de la alimentación que ingresa a cada
ciclón, Figura 4-22. La pulpa de las bombas de alimentación ingresa a la parte inferior
del distribuidor de la alimentación cilíndrica, alrededor del cual se encuentran
distribuidas simétricamente las tuberías de alimentación. Las válvulas de alimentación
a cada ciclón permiten que los ciclones entren en operación o se detengan en forma
independiente.
El material que sale de la parte superior del ciclón se denomina rebalse (u
Overflow) y el material grueso de la parte estrecha se denomina descarga (o
Underflow). Cada descarga de ciclón pasa a una canaleta circular dispuesta en anillo
alrededor de la tubería de alimentación ( cajón de Underflow). Otra canaleta anular
colecta el rebalse ( cajón de Overflow).
UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA
FACULTAD DE INGENIERIA
DPTO. INGENIERIA DE MINAS
QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008
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ALIMENTACION
BUSCADOR DE
VORTICE
DESCARGA ( UNDERFLOW )
APEX
REBASE
OVERFLOW
VORTEX
BOQUILLA DE ENTRADA
A
L
I
M
E
N
T
A
C
I
O
N
BUSCADOR DE VORTICE
VORTICE
FIGURA 4-21 : ESQUEMA DE UN HIDROCICLON
A C TU A D O R
VA LVU LA D E
A LIM EN TA C ION
R EB A LSE
TU B ER IA
R EB A LSE
C A N A LETA
R EB A LSE
C A N A LETA
D ESC A R G A
D ISTR IB U C IO N
A LIM EN TA C ION
D ESD E B OM B A
A LIM EN TA C ION
A C IC LO ND ESC A R G A A C H U TE
A LIM EN TA C ION D EL M OLIN O
O C A JON 6 VIA S - 4 V IA S
D ISTR IB U C IO N
A LIM EN TA C ION
LIM PIA D O R
D ESC A R G AC A N A LETA
R EB A SE
FIGURA 4-22 : ESQUEMA DE DISPOSICION DE HIDROCICLONES
UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA
FACULTAD DE INGENIERIA
DPTO. INGENIERIA DE MINAS
QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008
93
La pulpa se alimenta al hidrociclón desde pozos, (sump), y se impulsa mediante
la acción de bombas centrífugas. Esta pueden ser de velocidad variable o de velocidad
fija, esta característica determina algunos procedimientos de operación. En el caso de
velocidad variable la presión de alimentación se controla desde la bomba, en el caso
de velocidad fija la presión se controla abriendo o cerrando unidades en la batería.
La alimentación tangencial origina que el movimiento de la pulpa en el interior
del hidrociclón siga un patrón que puede describirse mediante un doble vórtice, un
vórtice externo que tiene el sentido hacia abajo y un vórtice interno que tiene el sentido
hacia arriba.
5.- CIRCUITOS DE MOLIENDA-CLASIFICACIÓN
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
- Austin L., Concha F. “Diseño y simulación de circuitos de molienda y clasificación”,
CYTED, 1994.
- Wills B.S., “Tecnología de Procesamiento de Minerales”, Limusa Noriega Editores,
1994 .
- Gutierrez L., Sepúlveda J. “Dimensionamiento y optimización de plantas
concentradoras mediante técnicas de simulación matemática”. CIMM, Santiago,
1986.
- Magne Luis, Curso “Conminución de Minerales”, CIMM, JICA, AGCI. Primer Curso
Internacional de procesamiento de minerales” Santiago, Julio 1995.
- Diferentes autores en: Weise N.L. “SME; Mineral processing Handbook”, American
Institute of minning metallurgican and petroleun Engineering, NY, 1985 3C1-3C56
- Catalogos de fabricantes de equipos.