04 Equipos Reduccion de Tama o.desbloqueado

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UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERIA DPTO. INGENIERIA DE MINAS

CAPITULO CUATRO EQUIPOS Y CIRCUITOS DE REDUCCION REDUCCION DE TAMAÑO. 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 distribuci ón 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: como: de compresión, de impacto y de cizalle. Consiste en la aplicación lenta de esfuerzos esfuerzo s normales, originados originad os por el aprisionamiento aprisiona miento de las partículas entre dos paredes sólidas. La aplicación aplicaci ón 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 originand o 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. a.a.- Com presión .

b.- Imp Imp acto . 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 probabili dad 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 COMPRESION

Propagación radial de grietas

Nucleo de finos

ESFUERZO DE IMPACTO

Bola


Núcleo de finos

ESFUERZO DE CIZALLE Nucleo de finos

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 fragmentación originando partículas de tamaño menor. Se produce Astillamiento cuando la aplicación de estos esfuerzos se hace fuera del centro de la partícula, originando originand o 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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ESFUERZO DE COMPRESION


Nucleo de finos

ESFUERZO DE IMPACTO

Bola


Núcleo de finos

ESFUERZO DE CIZALLE Nucleo de finos

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 fragmentación originando partículas de tamaño menor. Se produce Astillamiento cuando la aplicación de estos esfuerzos se hace fuera del centro de la partícula, originando originand o 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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suavizamiento de su superficie. Como producto de este evento se producen partículas ultrafinas.

FRACTURA

ASTILLAMIENTO

ABRASION

FIGURA 4-2: Eventos de Conminución 4.2. Equipos 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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. 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. Razónde Re ducción



Tamaño de alimentación a la máquina Tamaño del producto obtenido

(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 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 principa lmente en los mecanismos de control y de lubricación lubricaci ón de las máquinas máquinas,, como asimismo en la aplicación aplicaci ón 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 “ a r a ña ” 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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.



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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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

A : Abertura de la boca de admisión B: Diámetro del manto C: Ajuste lateral

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 l r , donde G da la abertura de admisión, distancia horizontal medida en la boca, y l r la longitud de la boca. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 ella 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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 410. 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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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

b. c. d.

e. f. g. h.

correa, frecuentemente es allí donde se encuentra el motor de impulsión del sistema. Polea de apoyo: Es la polea que se utiliza para aumentar el arco de contacto de la polea motriz. Polea de curvatura: Es la polea que se utiliza para cambiar la trayectoria de la correa. 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. Polea trasera: Es la polea que se utiliza para girar la correa desde la dirección de retorno a la trayectoria cargada. 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. Polines de impacto: Son los que están ubicados bajo los puntos de alimentación de la correa. 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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Alimentación de mineral Polines de carga

Polea delantera Descarga de mineral

Polea de apoyo

Detector de atollo

Polines de retorno Polea de curvatura Polea trasera Polea de Tensión Peso

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. ii. iii.

Carcaza : Cuerpo del molino, (compuesto de hojas de acero soldadas o remachadas, o laminadas de una sola pieza. 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. 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.



iv. v. vi. vii. viii. ix. x.

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Rodamiento Trunión (descansos) : Son las bases horizontales concéntricas de carga y descarga en los cuales se apoya el tambor cilíndrico. Trommel : Harnero dispuesto a la salida de la carga, cuya finalidad es clasificar el sobretamaño que expulsa el molino. Engranaje del anillo (corona):Elemento mecánico que actúa con un piñón y que es accionado por el Motor del Molino. Motor del Molino: El molino de bolas funciona con un motor eléctrico sincrónico el cual transmite potencia al grupo reductor. Embrague: Dispositivo que conecta el eje del motor con el piñón que acciona la corona del molino. Dispositivo de Carga (chute de alimentación): Ubicado en extremo de la alimentación y que recibe la carga circulante del sistema. 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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, N c, 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: QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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Nc



k Dd

(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: Nc



k D

(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: N*



N 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

O Nivel de la carga

c G a b

W Angulo de elevación 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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


N = 0,7663 (% N*) D-0.5

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(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

     ap  c  D 2 L  4 

(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 D

 0,4502  0,844 x 10 2  c 

(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

 L  , x 10 2 (% c ) 2 ) sen   K p D 3.5   100 N* ap (% c  1076  D 

(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”. L as 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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 potencia de un molino de bolas: L PE = Kr (D) 3,5 (100 b )0,555 (100 N* )1,505 ( ) D

de la

(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 K b 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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. b. c. d. e. f. g.

Tasa de alimentación de carga fresca. Granulometría de alimentación Dureza del mineral. Viscosidad de la pulpa. Densidad del mineral y de la pulpa Carga de bolas 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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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.

Flujo másico de descarga : D

Flujo másico de alimentación : A

CLASIFICADOR f a (x i)

Flujo másico de rebose : R

f d (xi)

f r (x i)

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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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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BAFFLE DE AJUSTE DE ALIMENTACION

SUPERFICIE DEL HARNERO

SOBRE TAMAÑO

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. QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

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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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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 similar 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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vf

vs vf

vs Dirección fluido

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 QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008


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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).


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REBASE OVERFLOW

BUSCADOR DE VORTICE

VORTEX

ALIMENTACION

BOQUILLA DE ENTRADA

A L I M E N T A C I O N VORTICE APEX BUSCADOR DE VORTICE

DESCARGA ( UNDERFLOW )

FIGURA 4-21 : ESQUEMA DE UN HIDROCICLON DISTRIBUCION ALIMENTACION

LIMPIADOR DESCARGA

CANALETA REBASE

ACTUADOR

DISTRIBUCION ALIMENTACION

VALVULA DE ALIMENTACION

TUBERIA REBALSE

CANALETA REBALSE

REBALSE

CANALETA DESCARGA

DESDE BOMBA ALIMENTACION DESCARGA A CHUTE A CICLON ALIMENTACION DEL MOLINO

FIGURA 4-22 : ESQUEMA DE DISPOSICION DE HIDROCICLONES QUIROZ R., Apuntes de curso de MINERALURGIA, 2008

04 Equipos Reduccion de Tama o.desbloqueado

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