Molienda y Tamizado

MOLIENDA Y TAMIZADO 1

MOSTRAXE E PREPARACIÓN DA MOSTRA Curso 209-10

MOLIENDA

1. NECESIDAD DE LA TRITURACIÓN Para mezclar sustancias o para facilitar su reacción química es conveniente reducir a polvo los cuerpos que intervienen en el proceso. A mayor superficie de ataque, mayor facilidad en reaccionar. 1.1 Molinos utilizados Para triturar trozos duros y grandes, en el laboratorio se emplean los trituradores de rodillos, que son de tipo semiindustrial; y para materiales más finos y blandos, los molinos de bolas y de martillos. 1.1.1 Triturador de rodillos Son dos rodillos iguales, que giran en sentidos contrarios (figura 5.2). Añadiendo material por la tolva de entrada, se tritura a su paso por entre los rodillos y se recoge en la parte inferior en un depósito adecuado. Se puede regular el tamaño de la molienda acercando o distanciando los dos rodillos.

1.1.2 Molino de bolas Consta de dos pequeños rodillos giratorios, en donde se apoya el tarro con el material y las bolas en su interior (fig. 5.3). Por giro de los rodillos acoplados a un motor, se logra el movimiento del tarro e indirectamente el de las bolas y material a triturar, que se afina hasta polvo en algunas horas. Asimismo se logra una homogeneización y mezcla absolutas. Para el laboratorio se emplean varios tipos de tarros, que en general dependen de la cantidad de muestra y magnitud de la pulverización, siendo los más utilizados los de porcelana, metálicos y vidrio. 1.1.3 Molino de martillos Utilizados para pocas cantidades de materia y no muy dura (figura 5.4). El triturador gira a gran velocidad y muele las partículas de material hasta reducirlas a polvo. Puede



seleccionarse el fino obtenido con un juego de rejillas de distintas mallas.

1.2 Morteros Empleados para el afinado final de las muestras químicas, ya sean materias primas, sales u otros productos. Los tipos de morteros más empleados son (fig. 5.5):

� De hierro. Para sustancias duras y tenaces: piritas, calcita, carbones minerales, etc.

� De porcelana. Sustancias medianamente duras: sulfatos de hierro o de cobre, azufres, etc.

� De vidrio. Sustancias pastosas: lanolina, grasas, colorantes. etcétera.

� De ágata. Pulverizaciones para análisis químicos, sin rayar excesivamente los granos cristalinos.

1.2.1 Práctica de pulverización en morteros Se efectuarán en pequeñas cantidades y sin golpear el mortero, sólo con movimiento de rotación y presionando. En un mortero metálico triturar muestras de pirita, caliza y arena hasta reducirlos a polvo. Procúrese no esparcir el material fuera del mortero y observar la distinta dureza de los componentes en la trituración. Conservar las muestras afinadas pera efectuar tamizados. En un mortero de porcelana pueden pulverizarse sales químicas hasta fino polvo homogéneo. Afínense también en este mortero las muestras tratadas en el mortero metálico. Pulverizar en un mortero de ágata 1g de cristal de cuarzo o caliza cristalizada sin dar golpes al mortero y observar el afinado que se logra.



2 Molienda industrial Por lo general, todas las industrias que trabajan con materiales sólidos, precisan acondicionar a éstos de forma que adquieran el tamaño más conveniente para su utilización. Normalmente este acondicionamiento consiste en una reducción del tamaño para aumentar la superficie, favorecer la mezcla y facilitar el transporte. Basta pensar que, por ejemplo, en la fabricación de yeso se parte de bloques que llegan a tener 1,5 m y se subdividen hasta convertirlos en polvo impalpable. La subdivisión de los materiales sólidos se consigue mediante unas maquinas, especialmente diseñadas, llamadas quebrantadores, trituradores y molinos. La denominación de cada aparato depende solamente del grado de subdivisión que se logra con ellos. Los quebrantadores reducen la materia a trozos grandes o medianos, los trituradores consiguen un tamaño intermedio y por último, los molinos consiguen hasta un polvo impalpable. 2.1 Técnicas de trituración industrial No todos los materiales poseen las mismas características, por lo cual, para lograr la desintegración, deberá emplearse en cada caso la técnica más adecuada a cada material. Las acciones mecánicas más usadas para la desintegración son:

� Compresión, presionando el material entre dos piezas muy robustas (una fija y otra móvil) llamadas mandíbulas.

� Impacto, realizado por golpes secos sobre el bloque a triturar. � Desgaste o rozamiento, producido por frotamiento sobre los trozos del material que

se ha de triturar.

Entre los tipos de maquinaria empleada para la molturación industrial, cabe citar:

� Quebrantadores o machacadoras (fig. 5.7). o De mandíbulas o De rodillos o De martillos o De impacto

Tamaños de 50-60 cm y los dejan reducidos a trozos de 1 cm. � Trituradoras:

o Giratorias o De conos o De rodillos

Tamaños de 6-10 cm y los dejan reducidos a arenilla. � Molinos:

o De rodillos o De bolas o De martillos

Pulverizan el material

He aquí la descripción de algunos de los más importantes.



2.1.1 Quebrantador de mandíbulas Este aparato consiste en dos placas fuertes, llamadas mandíbulas, una de ellas fija y la otra móvil. La trituración se efectúa al acercarse la mandíbula móvil hacia la fija y presionar sobre el sólido colocado entre ellas. Hay varios modelos basados en el mismo principio, pero con ligeras diferencias.

1º Quebrantador Dodge. La mandíbula móvil está sujeta por la parte inferior. Presenta el inconveniente de que, al tener constante la abertura de salida del material triturado, pueden producirse atascamientos, pero posee la ventaja de que se obtiene un tamaño de partícula uniforme.

2º Quebrantador Blake. La mandíbula móvil está

sujeta por la parte superior. Presenta la ventaja de no producir atascamientos en la salida, al no ser ésta constante, pero tiene el inconveniente de que, por esta misma causa, el tamaño de partícula de salida no es uniforme. En la figura 5.10 puede verse un esquema completo de este tipo de quebrantador.

3º Quebrantador Denver. Solventa los inconvenientes de los anteriores modelos, puesto que actúa con dos tipos de movimientos distintos: uno vertical y otro horizontal. Esto es debido a que su apoyo, que se halla en la parte superior, está montado con una excéntrica. Todas estas máquinas son de régimen continuo, o sea, que la alimentación se realiza sin interrupción. Su principal acción mecánica es la compresión.

2.1.2 Quebrantador de martillos La trituración tiene lugar por el choque entre los martillos y las placas rompedoras. Debajo del rotor se coloca una rejilla perforada que retiene el material hasta que alcanza el tamaño suficiente para pasar a través de la misma (Fig., 5.12). Es de gran utilidad en la industria del cemento y cerámica, donde tritura la materia prima de entrada, en forma de piedras de considerable tamaño. 2.1.3 Triturador giratorio El pistilo se desplaza y gira excéntricamente al mismo tiempo en el interior de una fuerte carcasa, contra la que quebranta la roca o material a triturar. Puede graduarse la posición del pistilo y con ello se logran diferentes tamaños de partículas, según las necesidades requeridas (fig. 5.13).



2.1.4 Molino de bolas Consta de un cilindro horizontal, que gira mediante un engranaje accionado por un motor. En el interior del cilindro se ha depositado una carga de bolas; generalmente son cámaras con bolas de diferentes tamaños que, al girar, elevan la carga hasta cierta altura, desde la cual caen en cascada sobre el material a pulverizar (fig. 5.14). El material pasa de la tolva al interior del cilindro y sale por el lado opuesto cayendo, en parte, sobre una placa perforada o tamiz desde donde es arrastrado por un tornillo hasta el silo de almacenamiento y, en parte, arrastrado por la corriente de aire que recorre el molino se aspira hacia una caja colectora de polvos.



TAMIZADO

Tamizado o cribado El tamizado es una operación que se utiliza para separar partículas basándose en su tamaño. Las partículas grandes se miden en centímetros. Las partículas finas, se expresan en función del tamiz en mm y las partículas muy finas se expresan en micrómetros. El análisis granulométrico por tamizado tiene importancia en:

� Análisis químico: en el análisis de muestras se elige como diámetro de partícula un tamaño menor de 0.14 mm y para el análisis de silicatos ha de ser menor de 0,07 mm

� Clasificación de materiales: la diferencia entre grava, gravilla, arena es debido al

tamaño de partícula.

� Clasificación de suelos los suelos se clasifican según su granulometría:

Grava >2 mm Arena 2-0.02 mm Limo 0,02-0.002 mm Arcilla <0.002 mm

Tamices Para hallar el grado de finura de un sólido se utilizan los tamices. Estos constan de una tela metálica con orificios de tamaño característico a cada tipo, bordeados por un molde de latón o acero que hace posible el contenido del sólido. Están normalizados según normas nacionales e internacionales. Los aparatos que se utilizan en el tamizado son los tamices, que en España se rigen por la norma UNE-7050. En esta norma la razón de la luz de malla de un tamiz al siguiente en la serie es de 2589,11010 = : aunque puede haber tamices de malla intermedia. En los tamices hay que distinguir:

� Luz de malla: corresponde al lado del cuadrado interior formado por la trama de hilos que constituyen el tamiz

� Malla: constituye la trama formada por los hilos. Se considera el

ancho de malla como la distancia comprendida entre los ejes de dos hilos consecutivos.

Así, un tamiz que tenga una luz de malla de 1 mm y un diámetro de hilo de 0.6 mm tendrá una malla de: m = l + d = 1 + 0,6 = 1,6 mm



Serie DIN-Alemania SERIE

UNE-España

Nº del tamiz Malla

por cm2

Ancho de malla en mm

Luz de malla en mm

Luz de malla en mm

1 1 8,500 6,000 6,30 2 4 4,200 3,000 3,20 3 9 3,000 2,000 2,00 4 16 2,500 1,500 - 5 25 2,000 1,200 - 6 36 1,670 1,020 - 8 64 1,250 0,750 - 10 100 1,000 0,600 0,63 12 144 0,830 0,490 - 14 196 0,710 0,430 - 16 256 0,625 0,385 - 20 400 0,500 0,300 0,32 24 576 0,420 0,250 0,25 30 900 0,330 0,200 0,20 40 1.600 0,250 0,150 - 50 2.500 0,200 0,120 - 60 3.600 0,165 0,100 0,10 80 6.400 0,125 0,075 - 100 10.000 0,100 0,060 0,063

Máquinas de tamizar Existen, para laboratorios, máquinas provistas de un motor y una excéntrica que imprimen un movimiento de vaivén a la serie de tamices colocados en el soporte de la máquina. Con ello se logra un movimiento constante y regular, facilitando de forma automática lo que antes era manual y consiguiéndose una agitación de las partículas del sólido mucho más rápida y eficaz. Actualmente se emplean, casi exclusivamente, las tamizadoras electromagnéticas, que transmiten a los tamices unas vibraciones en sentido vertical, producidas por un electroimán. Ello da un movimiento rotatorio a los productos a tamizar, acelerando el tiempo de tamizado y evitando los clásicos taponamientos de las mallas (figura 5.19). Tipos de tamizado.

� Vía seca: se realiza tamizando el material seco mediante un sistema de agitación mecánica como es el vibrotamiz.

� Vía húmeda: la fuerza impulsora de separación de las partículas es agua a presión.

No sirve para materiales solubles.



Sistemas de tamizado

� En paralelo o línea

La alimentación llega al tamiz de menor luz de malla, obteniéndose un cernido C1 y un rechazo R1 que pasa al tamiz siguiente; de éste se obtienen, de nuevo, un cernido C2 y un rechazo R2 y así sucesivamente.

Tiene el inconveniente de soportar todo el material el tamiz de menor malla, por lo que fácilmente se deteriora.

� En serie o cascada

La alimentación llega al tamiz de mayor luz de malla dando un primer rechazo R1 que se retire, y un cernido C1 que pesa al tamiz siguiente, de menor luz de malla, constituyendo su alimentación; y así sucesivamente. Es el sistema más utilizado e incluso las máquinas se han adaptado a este tipo.

Análisis granulométricos

Tiene por objeto determinar la composición por tamaños de un sólido granular, cuyo resultado suele expresarse en tanto por ciento. Se denominan:

� Rechazo: % de material que queda en cada tamiz. � Cernido: % de material que pasa por aquel tamiz. � Rechazo acumulado: suma del % de rechazo de cada tamiz con el de los anteriores. � Cernido acumulado: es la diferencia entre el 100 % del material y el rechazo

acumulado. Para un sólo tamiz tenemos un material que pasa (cernido) y un material que no pasa (rechazo). El balance de materia a un tamiz es:

alimentación (entrada) = cernido (pasa) + rechazo (no pasa)



Esto significa que si tamizamos 50 g y pasan a través del tamiz 20 g tenemos:

%40100·50

20100·

)(lim(%) ===

gentaciónA

pasaquematerialdePesoCernido

%60100·50

)2050(100·

)(lim(%)Re =−==

gentaciónA

pasanoquematerialdePesochazo

Diagramas de tamizado

Tabla de valores.

Material: Cantidad: Fecha: Luz de malla en mm % Rechazo % Cernido % Rechazo acumulado % Cernido Acumulado

Diagrama de rechazos y cernidos

La luz de malla del tamiz utilizado se suele multiplicar por 100 para no trabajar con números tan pequeños.

Diagrama acumulativo

En los ensayos prácticos se observará una acumulación de puntos en los extremos de las gráficas, lo que aconsejaría utilizar papel semilogarítmico: abscisas en logaritmos y ordenadas en escala lineal. Tamizadores utilizados en la industria Tamiz plano Debido al movimiento y a la inclinación del tamiz, se separan el material semifino y fino por la parte inferior de las mallas, mientras que encima se queda el residuo de tamizado que se devuelve al molino para su posterior afinado (fig. 5.28).

Tamiz de tambor Consta de un cilindro perforado con tres zonas de orificios de distinto tamaño y gira movido por un motor eléctrico de gran potencia. El material voltea en su interior y se clasifica en tres tamaños: grueso, semifino y fino, que se recoge por la parte inferior en unos colectores (fig. 5.29).



Tamiz vibratorio El tamiz se halla suspendido por medio de unas ballestas y accionado por una excéntrica. El movimiento de vaivén que le imprime hace que el material fino pase a través de las mallas y el grueso se recoge en otra tolva, impulsado por el propio movimiento del tamiz. Este tipo de tamiz se conoce también con el nombre de zaranda (fig. 5.31).



2.1 Aplicación Práctica: Análisis Granulométrico por vía seca. Método acumulativo 1) Se toman 100-200 g de material seco. 2) Se coloca el material sobre el tamiz superior de una torre previamente ordenada por luz de malla, incluyendo plato colector y tapa. 3) Se coloca la torre sobre el vibrotamiz y se vibra durante un tiempo (5-10-15-20 minutos). 4) Una vez finalizado el tiempo, se coloca la torre sobre la mesa, y se pasa cada uno de los contenidos de cada tamiz a una sola cápsula previamente pesada. 5) Se anotarán los datos según ejemplo. 2.2 Aplicación Práctica: Análisis granulométrico por vía seca. Método diferencial 1) Se toman 100-200 g de material. 2) Se coloca el material sobre el tamiz superior de una torre previamente ordenada por luz de malla, incluyendo plato colector y la tapa. 3) Se coloca sobre el vibrotamiz y se vibra durante un tiempo (5-10-15-20 minutos). 4) Se coloca la torre sobre la mesa, y se pasa cada uno de los contenidos de cada tamiz a cada una de las cápsulas, igual al número de tamices, previamente pesadas. 5) Se anotarán los datos según ejemplo posterior. Los resultados de un tamizado por el método diferencial se tabulan para indicar la fracción de masa sobre cada tamiz en función del tamaño de malla entre dos tamices. Puesto que las partículas de cualquier tamiz pasan a través del tamiz inmediatamente superior, se necesitan dos números para especificar el tamaño de la fracción retenida entre dos tamices consecutivos, uno para el tamiz a través del cual pasa y otro para el tamiz por el que está retenido. Así la notación 1/0,8 significa "pasa a través del tamiz de 1 y queda retenido en el tamiz de 0,8". Para los cálculos, en general, se utiliza más el método acumulativo, ya que es más exacto que el diferencial, puesto que no es necesaria la suposición de que todas las partículas de una fracción son de igual tamaño. Sin embargo, en general la exactitud de un análisis granulométrico no es buena. 2.3 Aplicación práctica. Análisis granulométrico por vía húmeda 1) Se toman 100-200 g de material no soluble en agua. 2) Se coloca el material sobre el tamiz superior de una torre previamente ordenada por

luz de malla, sin plato colector ni tapa.



3) Se coloca la torre sobre el chorro del agua y se va tamiz por tamiz tratando de pasar las partículas con el chorro del agua. Para ello, utilizar una goma conectada al grifo con agua y se debe ir despacio con el fin de que no haya desbordamientos que hagan perder material. Una vez que vemos que no pasan partículas del tamiz superior al inferior, sacamos el tamiz y lo colocamos aparte. Y así con los demás tamices.

4) Se vuelve a montar la torre, sin tapa, pero con plato colector (este plato se puede sustituir por un tamiz de malla menor que no se haya utilizado; con esto, se favorecen las corrientes de aire necesarias para el secado) y se mete en la estufa a 110-150°C. Una vez seco el material se continúa como en el sistema por vía seca.

Se coloca la torre sobre la mesa, y se va pasando cada uno de los contenidos de cada tamiz a una cápsula previamente pesada si se hace por el método acumulativo.



Explicación del diagrama triangular de textura Según las fracciones que predominen en el suelo se dice que es arenoso, limoso o arcilloso y así se designa su textura. En los suelos pueden darse todas las combinaciones posibles de textura, como: areno-limoso, areno-arcilloso, limo-arenoso, limo-arcilloso, arcillo-limoso o arcillo-arenoso. Cuando presentan una proporción equilibrada de las tres fracciones (arena, limo y arcilla) reciben el nombre de suelos francos, margosos o margas. Para normalizar estas denominaciones es necesario algún convenio y para ello se utiliza el diagrama triangular de la textura que se muestra en la figura. Para hallar la textura es suficiente con dos puntos, que se trazan como paralelas al lado anterior del componente que se va a representar, siguiendo el sentido de las agujas del reloj. Como ejemplo: el punto A tiene una composición del 30% arena, 50% arcilla y 20% de limo.



Ejemplo de análisis granulométrico diferencial y acumulativo: Análisis Granulométrico 1. Método diferencial

Luz de malla pasa / no pasa

Cantidad (g) Dmedio mm

% Rechazo % Cernido

/1,0 1,2 2,4 97,6 1,0/0,80 4,3 0,90 8,6 91,4

0, 80/0, 63 4, 0 0, 71 8, 0 92, 0 0, 63/0.50 7, 8 0, 56 15, 6 84, 4 0, 50/0, 40 9, 8 0, 45 19, 6 80, 4 0, 40/0, 32 7, 6 0, 36 15,2 84, 8 0,32/0,25 4,9 0,28 9,8 90,2 0,25/0,20 4, 7 0,23 9, 4 90, 6 0,20/0,16 3,2 0,18 6, 4 93, 6

Colector (0,16/0) 2, 5 0, 08 5, 0 95, 0 Total 50, 0 100, 0

2. Método Acumulativo

Luz de malla Cantidad, g D partícula % Rechazo cumulado % Cernido

1,00 1,2 1,00 2,4 97,6 0,80 4,3 0,80 11,0 89,0 0,63 4,0 0,63 19,0 81,0 0, 50 7, 8 0, 50 34, 6 65, 4 0,40 9,8 0,40 54,2 45,8 0, 32 7, 6 0, 32 69, 4 30, 6 0,25 4, 9 0, 25 79,2 20, 8 0,20 4,7 0,20 88,6 11,4 0,16 3, 2 0,16 95, 0 5, 0

Colector 2,5 0,00 100,0 0,0 El análisis acumulativo se puede obtener del análisis diferencial sumando acumulativamente las fracciones retenidas en cada tamiz. En la gráfica representamos el Análisis acumulativo y el Análisis diferencial del ejemplo.



CUESTIONARIO 1. En el tamizado en serie de una tierra de labor se han obtenido los resultados tabulados

en la tabla:

N.° de tamiz R % R % C % RA % CA 10 60 20 100 30 80 40 400 60 200 100 160

Completar la tabla anterior y trazar las gráficas correspondientes a rechazo y cernido en papel milimetrado y rechazo y cernido acumulados en papel semilogarítmico.

2. Calcula la cantidad de material rechazado si hacemos pasar 2500 g del material, cuyo análisis se da a continuación, a través de un tamiz de luz de malla 0,5.

Luz, mm 1 0,8 0,63 0,4 0,25 0,1 Colector

Rechazo, g 60 100 80 400 200 160 100 3. Se desea separar una mezcla de partículas de 0,4 y 0,5 mm de diámetro. Indicar el

tamiz más adecuado. 4. Una malla de un tamiz tiene un ancho de malla de 1,00 mm y una luz de malla de 0,6

¿Cuál es el diámetro del hilo de la trama? 5. ¿Para qué materiales no sirve el tamizado por vía húmeda? 6. Si se efectúa un tamizado en serie con los tamices números 5, 10, 16, 20, 40 y 80; ¿cuál

será el tamaño del material que quedará sobre cada uno de ellos?

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