Pro Min Clase 2
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1La tierra tiene una gran variedad de elementos metlicos y no
metlicos de inters, los cuales se distribuyen aleatoriamente
en la corteza terrestre. La forma en que se encuentran se
denomina minerales y se presentan en una capa que se llama
corteza terrestre, que tiene entre 5 a 20[km] de espesor
aproximadamente.
Minerales Corteza terrestre capa de 5-20[km]
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2Los minerales se asocian con especies sin inters llamada
(ganga) formando la mena.
La mena consiste en una asociacin de minerales de inters
con otros que no lo son (ganga). Ejemplos de lo anterior se
muestra a continuacin:
Ganga: Mineral descartable con respecto al de inters principal.
Ejemplo de mena con mineral de inters y ganga asociada:
1).- Mena de Cobre: elemento de inters es el cobre (Cu)
Ganga: slice o cuarzo (SiO2)
2).- Mena de Oro: elemento de inters es el oro (Au)
Ganga: cobre (Cu)
3).- En la industria del vidrio: elemento de inters es el silicio (Si)
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3Existen distintas vas para extraer el mineral que puede ser
la Pirometalurgia* o la Hidrometalurgia**. Para un buen
funcionamiento de ambas se debe contar con un mineral
liberado.
*Rama de metalurgia en que la obtencin y refinacin de los
metales se procede utilizando calor, como en el caso de la
fundicin. Prcticamente todos los metales como el hierro,
nquel, estao y la mayor parte del cobre, oro y plata son
obtenidos desde el mineral o su concentrado por mtodos
pirometalrgicos. Es el ms importante y ms antiguo de los
mtodos extractivos de metales, utilizado por el hombre.
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4**Rama de la metalurgia en la cual el elemento de inters es extrado desde una solucin que lo contiene. En la metalurgia del cobre, esta metodologa es aplicada a los minerales oxidados, mediante la lixiviacin en pilas o en bateas.
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5Liberacin: Esta liberacin consiste en una disminucin del
tamao de la mena, la cual permite dejar a las especies de valor
expuestas a la accin de reactivos o procesos adecuados para su
extraccin. La liberacin a travs de procesos fsicos, es lo que
llamamos Procesamiento de Minerales (P.M.). Un adecuado
diseo (planificacin) de un proceso de conminucin (liberacin)
requiere de un mayor conocimiento de la mena, es decir, un ptimo
conocimiento de la mineraloga del material a saber.
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6Los aspectos ms importantes en la evaluacin metalrgica de una
mena son los siguientes:
a).- Ley de la Mena: Se define como el porcentaje en peso del
elemento de inters que posee el mineral.
Ejemplo: 1,27%Cu Total: en 100[kg] de mena, hay 1,27[kg] de Cu
Pregunta:Cul es la ley mnima para que una mena sea rentable?
b).- Composicin Mineralgica: Combinacin y concentracin
de elementos mineralgicos presentes, es decir, composicin de
minerales presentes y la concentracin de cada uno.
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7c).- Diseminacin y Asociacin de los minerales y la ganga:
Define el tamao de partcula al que debe reducirse el mineral
para liberar la ganga y el mineral de inters.
Esto es de suma importancia ya que sin una ptima liberacin no
hay proceso de extraccin o concentracin que funcione o sirva.
La liberacin se realiza a travs de una reduccin de tamao, la
cual llamamos CONMINUCION.
CHANCADO: Grueso (Primario)
Fino (Secundario, terciario, ...)
MOLIENDA
CONVENCIONAL: Gruesa (Molino de Barras)
Fina (Molino de Bolas)
MOLIENDA NO
CONVENCIONAL: Autgena (AG)
Semi Autgena (SAG)
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8En general, en la industria metalrgica se usan combinaciones de
stas. El grado de liberacin depende del tipo de tcnica de
concentracin o extraccin adecuada para el mineral. Este grado
ptimo de liberacin se le denomina tamao de corte.
El tamao de corte va a ser funcin de las propiedades
geometalrgicas del mineral, es decir, de cmo ocurre el
mineral.
Algunos ejemplos son los siguientes:
En Hidrometalurgia: Tamao de partcula aproximado =
1/2"-3/4" (1-1,5[cm])
En Pirometalurgia: Tamao de partcula aproximado =
80%-200# (80%-75[m])
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9La separacin del mineral del tamao igual o inferior al
Tamao de Corte es una Clasificacin, la que consiste en
implementar tcnicas adecuadas para separar material con
mayor o menor tamao de corte. Esto implica buscar una
corriente de tamao adecuado para el siguiente proceso de
conminucin o extraccin.
En general los minerales se pueden dividir en tamaos
gruesos y finos:
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Otro aspecto del Procesamiento de Minerales, es la
concentracin de slidos desde un flujo o una pulpa, lo que
consiste en la recuperacin de H2O desde la pulpa a travs
espesamiento y filtracin.
ELEMENTOS DE TEORIA DE MUESTREO
Para una ptima caracterizacin de un yacimiento se requiere de un
acabado conocimiento de la Mena de inters, para lo cual se deben
obtener una serie de muestras extradas sistemticamente, es decir,
que sean lo ms representativas posibles. Las muestras obtenidas
deben ser lo ms cercano posible a las propiedades reales del
mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus propiedades a
todo el yacimiento.
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Parmetros a Determinar o Propiedades Tpicas:
Granulometra, dureza, humedad, gravedad especfica (g.e.),
forma, rea superficial, composicin, etc..
El Muestreo puede Realizarse:
Para evaluacin metalrgica de yacimientos.
Para balance metalrgico.
Para embarque de mineral.
La muestra tiene la difcil tarea de representar una cantidad
muchas veces mayor, ya que un embarque de 1.000[Ton] o
50.000[Ton] debe ser representado por 1[kgr].
FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO
Gran variedad de constituyentes minerales en la mena.
Distribucin desigual de minerales en la mena.
Presencia de distribucin de tamao de partcula (diferentes
tamaos de partcula).
Distribucin de dureza de los minerales.
Distribucin de densidad de los minerales (diferentes pesos
especficos).
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Uno de los principales problemas que existe al analizar un
grupo de varios trozos de rocas seleccionados al azar de una
masa de mineral, es la obtencin de diferentes resultados de
anlisis entre uno y otro trozo debido a una distribucin no
uniforme de minerales de un fragmento a otro. Estas
caractersticas se llaman Heterogeneidades. Se tienen 2 tipos
de Heterogeneidades: 1).- De Composicin
2).- De Distribucin
Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material
heterogneo es imposible, siempre existir un error asociado
al muestreo, entendindose por error la diferencia entre el
valor medido y el valor verdadero de la proposicin Xj
(material) en estudio.
ERROR = VALOR MEDIDO - VALOR VERDADEDRO
.
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Cuando el lote de material a muestrear est mezclado
uniformemente (es homogneo), el error de muestreo se
reduce a un mnimo. Este error de muestreo, que se denomina
error fundamental, se puede calcular conociendo las
caractersticas del material a muestrear
ESTIMACION DEL ERROR FUNDAMENTAL
DE MUESTREO
En general se puede estimar que la ley de una muestra
tiene una distribucin normal o Gausiana que tiene la
forma:
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Generalmente un 95% de probabilidad o certeza de estar entre
lmites predeterminados es un nivel de probabilidad o certeza
aceptable.
Donde:
La ecuacin de Pierre Gy determina
la varianza del error fundamental
para una muestra de peso mg.
Donde: S = Desviacin estndar de la distribucin ag
2(ag) = Varianza de la distribucin de ag
g = Media de la distribucin de ag
C = Constante caracterstica del material, que se
expresa en [gr./cc.]
d = Tamao de la partcula ms grande del lote a ser
muestreado. En planta es igual al tamao en [cm.] que
retiene el 5% de la mena.
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Donde:
f = Factor de forma de los fragmentos, 0
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DIVISORES (REDUCIDORES DE MUESTRAS)
a).- Cono y cuarteo.
b).- Cortador de riffles.
c).- Reductor de tringulos.
d).- Divisores rotatorios.
TECNICAS DE MUESTREO
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TECNICAS DE MUESTREO
a).- Cono y cuarteo: Consiste en mezclar el material para
posteriormente apilarlo a la forma de un cono. Este se
aplasta y se divide con una pala o esptula en forma de
cruz (4 partes iguales). Se retiran 2 cuartos opuestos y los
otros 2 restantes, que forman la nueva muestra, se
vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces
hasta obtener el tamao apropiado de muestra.
TECNICAS DE MUESTREO
Ejemplo:
1).- Con la muestra de 400[grs.] se forma un cono, el que
se divide en 4 partes, despus de aplastarlo;
2).- De las 4 partes, se descartan 2 opuestas, y las otras 2
pasan a constituir la base de la nueva muestra.
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TECNICAS DE MUESTREO
3).- Con la nueva muestra, se forma otro cono, y se repite
el procedimiento hasta obtener una muestra de 53[grs.].
TECNICAS DE MUESTREO
b).- Cortador de Riffles: Consiste en un recipiente en
forma de V que tiene en sus costados una serie de canales
o chutes que descargan alternativamente en 2 bandejas
ubicadas en ambos lados
del cortador. El material
es vaciado en la parte
superior y al pasar por el
equipo se divide en 2
fracciones de aproximadamente
igual tamao.
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TECNICAS DE MUESTREO
Ejemplo: 1).- Se distribuye la muestra de 400[grs.]
(homogenizada) uniformemente a lo largo del cortador; de
los 2 recipientes que reciben la muestra se descarta uno de
ellos.
TECNICAS DE MUESTREO
2).- El contenido del recipiente que no ha sido
descartado, se vuelve a vertir sobre el cortador y se
repite el proceso hasta obtener la muestra de tamao
deseado.
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TECNICAS DE MUESTREO
c).- Reductor de Tringulos: Funciona en forma similar al
cortador de riffles, pero la divisin se realiza mediante
obstculos de forma triangular ubicados sobre una
superficie plana y la eliminacin de las fracciones por
ranuras en la superficie. Reduce la muestra a 1/16 por
pasada.
TECNICAS DE MUESTREO
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TECNICAS DE MUESTREO
d).- Divisores Rotatorios:
Existen varios tipos, pero
su funcin es obtener la
muestra a travs de la
rotacin de un dispositivo
mecnico.
TECNICAS DE MUESTREO
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TECNICAS DE MUESTREO
MUESTREO POR LOTES DE MINERAL
a).- Grab Sampling
b).- Muestreo con Tubo
c).- Muestreo con Pala
TECNICAS DE MUESTREO
a).- Grab Sampling: En este mtodo las muestras se
obtienen mediante una pala u otro dispositivo, de
acuerdo a un esquema fijo o aleatorio, desde la superficie
del mineral, se aplica en cualquier tipo de mineral a
granel, barcos, etc.. Tiene poco uso debido a que tiene un
gran error asociado.
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TECNICAS DE MUESTREO
Ejemplo: 1).- De la muestra de 400[grs.], se toman
pequeas porciones a distintas posiciones de la masa
total.
2).- Luego, se mezclan las fracciones para constituir la muestra final.
TECNICAS DE MUESTREO
b).- Muestreo con Tubos: Las muestras se obtienen
insertando un tubo ranurado en el material el cual es rotado
para cortar y extraer una muestra. Es aplicable a materiales
de granulometra fina, hmedos o secos, en pilas de
almacenamiento, silos, carros de ferrocarril o camiones.
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TECNICAS DE MUESTREO
c).- Muestreo con Pala: Durante la transferencia
manual del material, se extrae una palada a intervalos
especificados (2a, 5a, 10a, 20a). El mtodo funciona
mejor para materiales de granulometra fina.
TECNICAS DE MUESTREO
MUESTREO INCREMENTAL
Se refiere a los procedimientos para obtener muestras
primarias por mtodos peridicos, generalmente desde un
transportador (correas, canaletas, etc.).
Los errores asociados con la obtencin de muestras
(incrementos) desde transportadores en movimiento, son
funcin de la falta de uniformidad de la corriente por
efectos de segregacin por densidad y estratificacin por
tamao.
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TECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
Estos pueden originarse en buzones o pilas desde donde se
alimenta a la correa o durante el transporte (por vibraciones
en la correa).
El Muestreo Incremental se llama tambin Estratificado,
que es el trmino que describe el flujo de material con
segregaciones a lo largo del transportador. Un plan para
muestreo incremental debe tomar en cuenta el grado de
estratificacin de la corriente. La teora del muestreo puede
emplearse para resolver el problema de cantidad de muestra
y el intervalo de tiempo entre incrementos, de modo que la
muestra final sea representativa del total.
TECNICAS DE MUESTREO
a).- Estratificado en base a tiempo constante: En este
caso el mecanismo cortador de muestra se activa a
intervalos regulares de tiempo. Se supone aqu que el flujo
msico del material es constante.
TECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
b).- Estratificado aleatorio: Se realiza eligiendo un
intervalo aleatorio para la operacin del cortador. Este
mtodo se usa cuando ocurren variaciones peridicas del
flujo msico o del parmetro a medir y se incurrira en error
si se tomaran muestras correspondientes a la periodicidad de
la variacin.
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TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
c).- Estratificado en base a peso constante: Se usa la
seal de masa integrada de una balanza de correa u otro
dispositivo para activar el cortador de muestra cuando
una masa predeterminada ha pasado por el sistema. Este
mtodo se emplea cuando el flujo de material es
irregular y el peso se puede medir con exactitud
suficiente para asegurar que se lograran muestras
confiables de acuerdo al flujo msico.
TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
De estos 3 mtodos el ms utilizado es el basado en el
tiempo constante, basado en el supuesto que el flujo de
material es controlable a una velocidad constante. La
seleccin del mtodo de muestreo incremental esta
gobernado por las circunstancias encontradas de modo de
minimizar errores sistemticos de muestreo, tomando en
consideracin las fuentes de error que pueden influenciar
la posibilidad de errores sistemticos.
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TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
MUESTREO DE CORRIENTES DESDE UN
TRANSPORTADOR
El trmino transportador se aplica a la descarga de slidos
desde correas y similarmente a pulpas descargadas desde
un canal o caera.
Los mtodos para extraer o cortar una muestra desde una
corriente de material que cae desde un transportador son
los siguientes:
TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
a).- Corte con Correa Lineal: El cortador se mueve a
travs de la corriente siguiendo una trayectoria en lnea
recta. La trayectoria puede ser perpendicular a la
direccin del flujo, opuesto a la direccin del flujo o en
la misma direccin al flujo.
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TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
b).- Corte con Correa Rotacional: El cortador se mueve
en una trayectoria con forma de arco, de modo que la
corriente completa est dentro del radio del arco.
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TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
c).- Cortador Fijo: El cortador permanece fijo y la
corriente de material es desviada a travs de l.
TECNICAS DE MUESTREOTECNICAS DE MUESTREO
Cualquiera sea el tipo de muestreador en general debe cumplir las
siguientes condiciones:
Debe tomar la corriente completa de material en cada punto de
la trayectoria y debe pasar a travs de toda la corriente.
Debe tener lados paralelos y moverse en ngulo recto a la
corriente de material.
La abertura debe tener un ancho por lo menos de 4 veces mayor
que la partcula ms grande del material a muestrear.
La velocidad a travs de la corriente debe ser constante y de una
magnitud tal que altere lo menos posible el flujo de material.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
La conminucin o reduccin de tamao de un material, es
una etapa importante y normalmente la primera en el
procesamiento de minerales.
Los objetivos de la conminucin pueden ser:
1. Producir partculas de tamao y forma adecuadas para su
utilizacin directa.
2. Liberar los materiales valiosos de la ganga de modo que
ellos puedan ser concentrados.
3. Aumentar el rea superficial disponible para reaccin
qumica.
TEORIA DE LA CONMINUCION
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Dependiendo del rango de tamao de partculas la
conminucin se acostumbra a dividir en:
a).- Chancado para partculas gruesas mayores que 2"
b).- Molienda para partculas menores de 1/2" - 3/8"
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32
TEORIA DE LA CONMINUCION
TEORIA DE LA CONMINUCION
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33
TEORIA DE LA CONMINUCION
TEORIA DE LA CONMINUCION
Desde los primeros aos de la aplicacin industrial de
los procesos de conminucin al campo de beneficio de
minerales, se pudo constatar la relevancia del consumo
de energa especfica como parmetro controlante en la
reduccin de tamao y granulometra final del producto,
para cada etapa de conminucin.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
En trminos generales, la energa consumida en los
procesos de chancado, molienda/clasificacin y
remolienda, se encuentra estrechamente relacionada con el
grado de reduccin de tamao alcanzado por las partculas
en la correspondiente etapa de conminucin. Sin embargo,
estudios han demostrado que gran parte de la energa
mecnica suministrada a un proceso de conminucin, se
consume en vencer resistencias nocivas tales como:
TEORIA DE LA CONMINUCION
Deformaciones elsticas de las partculas antes de romperse.
Deformaciones plsticas de las partculas, que originan la
fragmentacin de las mismas.
Friccin entre las partculas.
Vencer inercia de las piezas de la mquina.
Deformaciones elsticas de la mquina.
Produccin de ruido, calor y vibracin de la instalacin.
Generacin de electricidad.
Roce entre partculas y piezas de la mquina.
Prdidas de eficiencia en la transmisin de energa elctrica
y mecnica
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35
TEORIA DE LA CONMINUCION
De lo anterior, se pone en relieve la necesidad de
establecer correlaciones confiables entre la energa
especfica [kWh/ton] consumida en un proceso de
conminucin y la correspondiente reduccin de tamao
alcanzada en dicho proceso. En este sentido se han
propuesto 3 grandes teoras, las que a continuacin se
describen.
TEORIA DE LA CONMINUCION
a).- Postulado de RITTINGER (1867) (Primera Ley de la
Conminucin)
La energa especfica consumida en la reduccin de tamao
de un slido, es directamente proporcional a la nueva
superficie especfica creada.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Este postulado considera solamente la energa necesaria
para producir la ruptura de cuerpos slidos ideales
(homogneos, isotrpicos y sin fallas), una vez que el
material ha alcanzado su deformacin crtica o lmite de
ruptura.
TEORIA DE LA CONMINUCION
Donde: R = Energa especfica de conminucin (kWh/ton).
KR = Constante de Rittinger.
P80 = Tamao del 80% acumulado pasante en el producto.
F80 = Tamao del 80% acumulado pasante en la alimentacin.
An cuando el postulado de Rittinger carece de suficiente
respaldo experimental, se ha demostrado en la prctica que dicha
teora funciona mejor para la fracturacin de partculas gruesas, es
decir, en la etapa de chancado del material.
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37
TEORIA DE LA CONMINUCION
b).- Postulado de KICK (1885) (Segunda Ley de la
Conminucin)
La energa requerida para producir cambios
anlogos en el tamao de cuerpos geomtricamente
similares, es proporcional al volumen de estos
cuerpos.
TEORIA DE LA CONMINUCION
Esto significa que iguales cantidades de energa
producirn iguales cambios geomtricos en el tamao de
un slido. Kick consider que la energa utilizada en la
fractura de un cuerpo slido ideal (homogneo, isotrpico
y sin fallas), era slo aquella necesaria para deformar el
slido hasta su lmite de ruptura; despreciando la energa
adicional para producir la ruptura del mismo.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Donde: K = Energa especfica de conminucin (kWh/ton).
KK = Constante de Kick.P80 = Tamao del 80% acumulado pasante en el producto.
F80 = Tamao del 80% acumulado pasante en la alimentacin.
An cuando el postulado de Kick carece de suficiente respaldo
experimental; se ha demostrado en la prctica, que su aplicacin
funciona mejor para el caso de la molienda de partculas finas.
TEORIA DE LA CONMINUCION
c).- Postulado de BOND (1952) (Tercera Ley de la
Conminucin)
La energa consumida para reducir el tamao 80% de
un material, es inversamente proporcional a la raz
cuadrada del tamao 80%; siendo ste ltimo igual a la
abertura del tamiz (en micrones) que deja pasar el
80% en peso de las partculas.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Bond defini el parmetro KB en funcin del Work
Index WI (ndice de trabajo del material), que
corresponde al trabajo total (expresado en [kWh/ton.
corta]), necesario para reducir una tonelada corta de
material desde un tamao tericamente infinito hasta
partculas que en un 80% sean inferiores a 100 [m].
TEORIA DE LA CONMINUCION
Donde: B = Energa especfica de conminucin (kWh/ton).
WI = Indice de trabajo (kWh/ton. corta).P80 = Tamao del 80% acumulado pasante en el producto.
F80 = Tamao del 80% acumulado pasante en la alimentacin.
El parmetro WI depende tanto del material (resistencia a la
conminucin) como del equipo de conminucin utilizado,
debiendo ser determinado experimentalmente para cada
aplicacin requerida. Tambin representa la dureza del
material y la eficiencia mecnica del equipo.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Durante el desarrollo de su tercera teora de la conminucin,
Fred Bond consider que no existan rocas ideales ni iguales
en forma y que la energa consumida era proporcional a la
longitud de las nuevas grietas creadas.
El Test de Bond tiene 3 grandes ventajas:
Existe una gran cantidad de datos disponibles.
Funciona bien para clculos iniciales.
Alternativa simple para medir la eficiencia mecnica de
equipos de conminucin.
TEORIA DE LA CONMINUCION
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41
TEORIA DE LA CONMINUCION
DETERMINACION DEL WI
El WI se determina a travs de ensayos de laboratorio, que
son especficos para cada etapa (chancado, molienda de
barras, molienda de bolas). Estos ensayos entregan los
parmetros experimentales, respectivos de cada material, los
que se utilizan en las ecuaciones respectivas, que se indican a
continuacin.
TEORIA DE LA CONMINUCION
a).- Etapa de Chancado
Donde:WI = Work Index [kWh/ton corta].KC = Esfuerzo de impacto aplicado, necesario parafracturar el material [lb-pie/pulg espesor roca]S = Gravedad especfica del slido.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
b).- Etapa de Molienda de Barras
Donde:P100 = Abertura en micrones de malla que tiene un 100% pasante del producto.GRP = Indice de moliendabilidad del material en molino de barras [grs/rev]. Se define como la cantidad de material que es menor que un cierto tamao de corte producido por revolucin del molino.
TEORIA DE LA CONMINUCION
c).- Etapa de Molienda de Bolas
Donde:P100 = Abertura en micrones de malla que tiene un 100% pasante del producto.Gbp = Indice de moliendabilidad del material en molino de bolas [grs/rev]. Se define como la cantidad de material que es menor que un cierto tamao de corte producido por revolucin del molino
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TEORIA DE LA CONMINUCION
TIPOS DE CIRCUITOS
En general, se tienen 2 definiciones de circuito:
a).- Circuito Abierto y b).- Circuito Cerrado.
a).- CIRCUITO ABIERTO
TEORIA DE LA CONMINUCION
A su vez, los circuitos cerrados pueden ser:
b).- CIRCUITO CERRADO DIRECTO
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TEORIA DE LA CONMINUCION
A su vez, los circuitos cerrados pueden ser:
b.1).- CIRCUITO CERRADO DIRECTO
TEORIA DE LA CONMINUCION
A su vez, los circuitos cerrados pueden ser:
b.2).- CIRCUITO CERRADO INVERSO
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45
TEORIA DE LA CONMINUCION
CARGA CIRCULANTE
Se entiende como Carga Circulante (CC), a la razn entre
el flujo de material que recircula y la alimentacin fresca
que llega al circuito. La ecuacin es:
Donde:
R = Flujo del slido que recircula.
A = Alimentacin fresca del slido al circuito.
TEORIA DE LA CONMINUCION
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46
TEORIA DE LA CONMINUCION
MECANISMOS DE FRACTURA
Intentar entender los mecanismos fundamentales por lo que
se fracturan las partculas de mineral.
Las partculas de mineral son heterogneas, tienen
normalmente fallas tanto a macro como a micro escala, y no
siempre se comportan como materiales frgiles.
TEORIA DE LA CONMINUCION
Excepto en tamaos muy pequeos, una partcula de mineral
puede considerarse como un material frgil; es decir, la tensin
es proporcional a la fuerza aplicada en aquel punto donde
ocurre la fractura. Griffith observ que bajo tensin, la
presencia de fallas o grietas en un material conducira a una
concentracin de fuerzas en un slido. El trabajo de Griffith ha
formado la base para la mayora de los trabajos subsecuentes
Todo material cuenta con un esfuerzo mximo de tensin que
puede soportar sin romperse y est dado por la siguiente
ecuacin:
-
47
TEORIA DE LA CONMINUCION
Donde: Pm: Esfuerzo de tensin mxima.
Y: Mdulo de Young.: Energa superficial sobre el rea.
a: Distancia interatmica.
Se ha encontrado que las partculas se fracturan frente a
esfuerzos entre 1% - 10% del esfuerzo mximo Pm.
TEORIA DE LA CONMINUCION
El mecanismo de la fractura es el
siguiente:
Cuando la energa de
deformacin en la punta de la
grieta es lo suficientemente alta,
implica que los enlaces qumicos
en la punta se rompan y la grieta
se propaga produciendo la
fractura del material.
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48
TEORIA DE LA CONMINUCION
Esta fuerza de tensin crtica, aplicada normal a la grieta, se conoce
como fuerza de Griffith G. El valor de este esfuerzo se calcula
desde la siguiente ecuacin:
Donde: = Mdulo de Young.
J = Energa libre superficial por unidad de rea de la grieta.
Lcr = Longitud de la grieta.
TEORIA DE LA CONMINUCION
El esfuerzo al que se inicia la fractura es el equivalente para
igualar la energa superficial de las dos nuevas superficies
generadas por la fractura.
En la prctica, se necesita ms energa que aquella que
establece la energa libre de las nuevas superficies. La
causa es que los enlaces que estn fuera de las eventuales
superficies de fractura tambin estn tensionados, y es
aqu donde se absorbe energa.
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49
TEORIA DE LA CONMINUCION
La teora de Griffith necesita que una fuerzan de tensin exista a
lo largo de la grieta y ms all de la abertura. Una carga
compresiva uniforme slo puede cerrar una grieta.
Sin embargo, una carga compresiva no-uniforme conduce a
fuerzas de tensin localizadas; de aqu se desprende que:
EN CONMINUCION LAS PARTICULAS NORMALMENTE
SE QUIEBRAN BAJO TENSION, Y NO BAJO COMPRESION
TEORIA DE LA CONMINUCION
Si analizamos la fractura a tamaos muy pequeos, la
deformacin plstica de la partcula llega a ser un factor, y
cuando esta significativa deformacin ocurre junto con la
fractura, se alcanza lo que se denomina Lmite de
Moliendabilidad. Este lmite significa el tamao de partcula
ms pequea que puede quebrarse y normalmente se confunde
con el tamao de partcula del producto ms pequeo.
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50
TEORIA DE LA CONMINUCION
Las formas en la cual una partcula se fractura depende de la
naturaleza de sta y de la forma de aplicar la fuerza. La
fuerza en la partcula puede ser una de compresin,
causando la fractura de la partcula en tensin. Esta fuerza
podra aplicarse ya sea a velocidades rpidas o lentas y la
velocidad afecta la naturaleza de la fractura. Tambin puede
ser una fuerza de corte, tal como la ejercida por dos
partculas frotndose unas a otras.
TEORIA DE LA CONMINUCION
Como puede apreciarse muchos trminos se utilizan para
describir los mecanismos de fractura. Se distinguen tres
tipos de mecanismos de fractura:
-
51
TEORIA DE LA CONMINUCION
1).- Abrasin: Ocurre cuando la energa aplicada es
insuficiente para causar fractura significativa en la partcula.
En este caso, ocurren tensiones localizadas resultando
fracturas en reas superficiales pequeas, dando como
resultado una distribucin de partculas de tamao casi igual
al original y partculas muy finas.
TEORIA DE LA CONMINUCION
2).- Compresin: Ocurre cuando la energa aplicada es
suficiente de forma que pocas regiones se fracturan,
producindose pocas partculas cuyos tamaos son
relativamente iguales al original.
-
52
TEORIA DE LA CONMINUCION
3).- Impacto: Ocurre cuando la energa aplicada est sobre-
excedida de aquella necesaria para fracturar la partcula. El
resultado es un gran nmero de partculas con un amplio
rango de tamaos.
TEORIA DE LA CONMINUCION
La fractura por abrasin se produce normalmente por roce de
las partculas entre si, o contra el medio o contra el
revestimiento generando dos fracciones de tamao. Una
gruesa y otra muy fina con respecto al original. Este
mecanismo se realiza a una velocidad ms o menos constante
dependiendo de la dureza de la mena y de las condiciones de
la molienda, caracterizndose los minerales ms blandos de
ser ms susceptibles a este mecanismo.
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TEORIA DE LA CONMINUCION
Un resultado anlogo al anterior es el decantillado, que
consiste en el desprendimiento de todas las esquinas y cantos
de las partculas. Esto se debe a la aplicacin de esfuerzos
tangenciales que no son suficientes para fracturar la partcula
completa. Abrasin y decantillado suelen agruparse como un
solo mecanismo llamado atriccin. En el chancador ocurre
una combinacin de compresin y atriccin generndose
por lo tanto mucho material fino.
TEORIA DE LA CONMINUCION
La figura siguiente, muestra forma en que se realiza una
combinacin de compresin y atriccin de una partcula,
durante las etapas de chancado.
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