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OPTIMIZACION Y TECNICAS MODERNAS EN CHANCADO, MOLIENDA Y CLASIFICACION Dr. Dr. Patricio Navarro Donoso Consultor Intercade

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MODULO

OPTIMIZACION Y TECNICAS MODERNAS EN CHANCADO, MOLIENDA Y CLASIFICACION

Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] [email protected] - Consultor Intercade

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org [email protected]

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INDICE 1.- INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE REDUCCION DE TAMAÑO AMAÑOS S 2.2.- CHAN CHANCA CADO DO DE MINE MINERA RALE LES S 2.1.- MECANISMOS DE CONMINUCION 2.2.- CHANCADO PRIMARIO 2.3.- CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO 2.4.- HARNEROS 2.5 2.5.-CRITER TERIOS DE DISEÑO Y SELEC LECCION DE CHANCADORES 3.3.- MOLI MOLIEN ENDA DA DE MINE MINERA RALE LES S 3.1.- INTRODUCCION Y MECANISMO DE FRACTURA 3.2.- MOLINOS DE BARRAS 3.3.- MOLINOS DE BOLAS Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] [email protected] - Consultor Intercade

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INDICE 3.4. 3.4.-I -IDE DENT NTIF IFIC ICAC ACIO ION N Y ANAL ANALIS ISIS IS DE VARIA ARIABL BLES ES OPERACIONALES 3.5.- MOLIENDA SAG

4.- CLASIF CLASIFICAC ICACION ION EN HIDROC HIDROCICL ICLONE ONES S 4.1.1.-ANTECED ECEDEN ENTE TES S DE LA OPERAC ERACIION HIDROCICLONES

CON

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1.- INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE REDUCCION DE TAMAÑOS

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1.- INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE REDUCCION DE TAMAÑOS Se usa el concepto de conminución para identificar los procesos que tienen que ver con la acción de reducción de tamaño de los minerales y que permiten liberar las especies valiosas contenidas en ellos.




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El objetivo de la conminución es la reducción del tamaño de las rocas. Según esto, la primera pregunta que surge es por qué la acción no se hace de una sola vez. Es decir, que un equipo tome una roca de mineral y lo convierta en fino en una sola etapa.


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Existe un límite de tamaño de las partículas de mineral hasta donde los chancadores son eficientes y pasado este límite realizan muy poco trabajo en comparación con la energía consumida. Para este caso, de los tamaños más finos, existen los molinos que realizan la reducción de tamaño del mineral con un rendimiento mucho mejor que los chancadores.




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Desde los primeros años de aplicación industrial de los procesos de conminución al campo de beneficio de minerales, se pudo constatar la relevancia del consumo de energía específica como parámetro controlante de la reducción de tamaño y granulometría final del producto, en cada etapa de conminución.


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Cuatro son los factores de importancia para la elección del chancador adecuado: el tipo de mineral a tratar, el tamaño de la alimentación, la capacidad y las características requeridas para el producto final del chancado. De estos factores, sólo los dos primeros están relacionados directamente con el mineral.




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Las primeras etapas de reducción de tamaño se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina. Las sucesivas etapas de chancado y molienda se realizan para separar las especies minerales de interés de la ganga. • Partículas están formadas por minerales individuales, se habla de partículas libres. • Si consisten de dos ó más especies minerales, se les llama partículas mixtas.


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La reducción de tamaños ó conminución del mineral se realiza en una secuencia de etapas.

Etapa Chancado

Molienda

Rango tamaño (sólo referencial)

Consumo de energía KWh/t

100 a 10 cm

0,3 a 0,4

Secundario

10 a 1 cm

0,3 a 2

Terciario

1 a 0,5 cm

0,4 a 3

Primario

10 a 1 mm

3a6

Secundario

1 a 0,1 mm

4 a 10

Sub-etapa Primario




7 13 Wi [k Wh/ton corta]

Sólidos Andesita Aceite de esquisto Arcilla Arena de Silice Baritima Basalto Bauxita Caliza Carbón de Piedra Carburo de Silice Coque Cuarcita Cuarzo Diorita Dolomita Escoria Escoria de cemento Esmeril Esquisito Feldespato Ferro-cromo Ferro-mangneso Ferro-silicona Fluoruro natural Gabro Grafito Granito Gravilla

Wi [k Wh/ton corta]

Sólidos

18.25 15.84 6.30 14.10 4.73 17.10 8.78 12.74 13.00 25.87 15.13 9.58 13.57 20.90 11.27 10.24 13.45 56.70 15.87 10.80 7.64 8.30 10.01 8.91 18.45 15.13 20.13 43.56

Gneiss Hernatita Magnesita Magnetita Materia prima de cemento Mineral de cobre Mineral de estaño Mineral de manganeso Mineral de niquel Mineral de oro Mineral de pirita Mineral de plomo Mineral de plomo-zinc Mineral de potasa Mineral de pyrrhotita Mineral de rutilo Mineral de spodumeno Mineral de titanio Mineral de zinc Molibdeno Pedernal Pizarra Rocka de fosfato Rocka de trapeana Roca de yeso Sienita Silicato de Silice Taconita Vidrio

20.13 12.84 11.13 9.97 10.51 12.72 10.90 12.20 13.65 14.93 8.93 11.90 10.93 8.05 9.57 12.68 10.37 12.33 11.56 12.80 26.16 14.30 9.92 19.32 16.06 13.13 13.40 14.61 12.31


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MAQUINARIAS Y REDUCCION DE TAMAÑOS Chancador giratorio primario

Molino vertical Molinos

Chancador de cono Chancadores/Impactores Chancador de mandíbula

USI 100 micrón

Calibre ∞

1m

10 mm

10 mm

1 mm

100 micrones 10 micrones

1 micrón




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La optimización de los procesos en las plantas de procesamiento de minerales se puede realizar de acuerdo a las siguientes formas: - En forma empírica, usando información directa del proceso. - Usando modelos matemáticos. - Optimizando el funcionamiento de los equipos. - Usando sensores de medición. - Automatizando las operaciones y funcionamiento de equipos.


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- Automatizando las operaciones y funcionamiento de equipos. - Manteniendo la estabilidad frente a los cambios en el medio y en las materias primas. - Innovando tecnologías. - Capacitando permanentemente a las personas que operan y dirigen el funcionamiento de las plantas.




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2.- CHANCADO DE MINERALES


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2.- CHANCADO DE MINERALES • Trituración primaria: Trata el material que viene de la mina, con trozos máximos de hasta 1,5 m (60 pulg.), entrega un producto de 15 a 20 cm. (6 a 8 plg). • Trituración secundaria: Toma el producto de la trituradora primaria y lo reduce a su vez a un producto de 5 a 8 cm. (2 a 3 plg). • Trituración terciaria: Toma el producto de la trituración secundaria y lo reduce a su vez a un producto de 1 a 1,5 cm. (3/8 a 1/2 plg) que puede ir a una etapa de molienda (en el caso de sulfuros de cobre) o al proceso de lixiviación (en el caso de óxidos). Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade



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• Las etapas de un proceso de reducción de tamaño se definen de acuerdo al proceso posterior al que será sometido el mineral. • Si el mineral requiere una reducción fina, se identifican: • Circuito de molienda convencional (3 etapas de chancado y dos de molienda). • Circuito de molienda unitario (3 etapas de chancado y uno de molienda). • Circuito de molienda semiautógena (una etapa de chancado y dos de molienda). • Si el mineral requiere una reducción gruesa, sólo se trabaja con etapas de chancado.


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LAS 3 ETAPAS CLASICAS DE CHANCADO ANTES DE LA MOLIENDA Primary Crushing Secundary Crushing

Wet or Dry grinding

Tertiary Crushing




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CIRCUITOS DE 1 Y 2 ETAPAS DE CHANCADO ANTES DE LA MOLIENDA Primary crushing

Primary crushing

“Straight on”

Primary grinding

Primary grinding Secondary crushing Primary crushing

Primary grinding

“PreCrushing Of critical sizes”

Secondary crushing

“Crushing Of critical Sizes” from Mill discharge


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El tamaño final requerido es logrado por los requerimientos de liberación. Normalmente, el chancado es menos importante que la molienda: El número de etapas de chancado puede ser minimizado. El número de etapas depende del tamaño de alimentación a molienda.




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El chancado constituye la primera gran etapa de reducción de tamaño. Las operaciones industriales se realizan generalmente por equipos operados mecánicamente tales como: chancadoras de mandíbula, chancadoras de cono y chancadoras de rodillo. Los mecanismos de chancado se verifican por: aplicación de fuerzas de impacto, de presión, o una combinación de ambos.


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2.1.- MECANISMOS DE CONMINUCION • Fractura: Compresión, Impacto, Cizalle. • Astillamiento. • Abrasión.




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FRACTURA: Es la fragmentación de un cuerpo sólido en varias partes. Los métodos de aplicar fractura en un mineral son: • COMPRESION: Es la aplicación de esfuerzos de compresión. Normalmente se produce en máquinas de chancado donde existe una superficie fija y otra móvil. Da origen a partículas finas y gruesas. La cantidad de material fino se puede disminuir reduciendo el área de contacto utilizando superficies corrugadas.


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ESQUEMA DE LA ACCION DE ESFUERZOS DE COMPRENSION

MATERIAL FINO

MATERIAL GRUESO




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• Impacto: Es la aplicación de esfuerzos compresivos a alta velocidad. De esta manera, la partícula absorbe más energía que la necesaria para romperse. El producto, normalmente, es muy similar en forma y tamaño.

MATERIAL FINO (MENOR QUE EN COMPRESION)


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• Cizalle: El cizalle ocurre como un esfuerzo secundario al aplicar esfuerzos de comprensión y de impacto. Produce gran cantidad de finos y, generalmente, no es deseable.




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• ASTILLAMIENTO: La ruptura de cantos de una partícula, ocurrida por la aplicación de esfuerzos fuera del centro de la partícula, genera el mecanismo de astillamiento. • ABRASION: Cuando el esfuerzo de cizalle se concentra en la superficie de la partícula se produce abrasión.


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PRINCIPIO

COMPRESION

IMPACTO

COMPRESION - IMPACTO

Trituradora de Impacto

Trituradora de Mandíbulas Trituradora Giratoria Trituradora de Cono Trituradora de Rodillos

Molino de Barras Molino de Bolas Molino Autógeno Molino Semiautógeno

Tipos de Equipos de Reducción de Tamaños en base a los principios de Fractura. Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade



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DESCRIPCION Y FUNCIONES DE LAS CHANCADORAS CHANCADORAS Los métodos de reducción de tamaños pueden agruparse de varias maneras, pero como la reducción ocurre en etapas, el tamaño de las partículas aporta el método primario de agrupamiento. Si el cuerpo de mineral es de carácter masivo, el minado o extracción es en realidad la primera etapa de reducción de tamaño, y generalmente se realiza con explosivos, aunque pueden usarse medios mecánicos en los minerales más blandos.


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El término chancado se aplica a las reducciones subsecuentes de tamaño hasta alrededor de 6 a 25 [mm], considerándose las reducciones a tamaño más finos como molienda. Tanto el chancado como la molienda pueden subdividirse aún más en etapas primaria, secundaria, terciaria, y a veces hasta cuaternaria. Como estas etapas se relacionan con la maquinaria que se emplea, los límites de las divisiones no son rígidos, y en cualquier operación dada pueden no requerirse todos.




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Chancado es aquella operación unitaria o grupos de operaciones concernientes a la reducción de trozos grandes de rocas hasta fragmentos, donde las partículas más grandes en el producto son del orden de 1/4" a 3/8". En general, el chancado puede dividirse en chancado grueso y fino: • Chancado grueso • Chancado fino

↔

↔

Chancador primario.

Chancador Secundario, Terciario.


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TIPOS DE CHANCADORES Chancadoras comunes: 1. Chancadoras de mandíbula. 2. Chancadoras de cono. Otros: 3. Chancadoras de Impacto. 4. Chancadoras de rodillo.




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SEGUN EL TIPO DE APLICACION • Los chancadores de Mandíbulas se prefieren en materiales arcillosos, plásticos, etc., en general materiales blandos. • Los chancadores Giratorios se prefieren en materiales duros, abrasivos, etc.


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La decisión en cuanto a que tipo de chancador utilizar, dependerá del tipo de material y aplicación que se quiera dar al material. Los chancadores son clasificados de acuerdo al tamaño del material tratado, con subdivisiones en cada tamaño y de acuerdo a las formas de aplicación de fuerzas.




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EQUIPOS UTILIZADOS CHANCADO PRIMARIO Chancadores Giratorios. Chancadores de Mandíbulas Chancadores de Rodillos. CHANCADO SECUNDARIO Chancadores de Cono. Chancadores de Cono Cabeza Corta. Chancadores de Rodillos. Chancadores de Martillo. Chancadores de Impacto.


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a) Chancador Primario: Fractura la mena de alimentación proveniente de la mina, desde 60" hasta bajo 8" a 6" de producto. b) Chancador Secundario: Toma el producto del chancador primario y lo reduce, en una pasada hasta 3" o 2" de producto. c) Chancador Terciario: Toma el producto del chancador secundario o chancadores intermedios reduciendo el material bajo 1/2" o 3/8".




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2.2.- CHANCADO PRIMARIO CHANCADOR GIRATORIO El movimiento máximo de la cabeza ocurre en la descarga evitando los problemas de hinchamiento del material. Debido a que chanca durante el ciclo completo, tiene más capacidad que un chancador de mandíbulas del mismo tamaño (boca), por lo que se le prefiere en plantas que tratan altos flujos de material.


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CORTE DE UN CHANCADOR GIRATORIO Araña

Manto Cono

Arbol




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FOTOGRAFIA DE LA ABERTURA DE ALIMENTACION DE UN CHANCADOR GIRATORIO Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

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Operan normalmente en circuito abierto, aunque si el material de alimentación tiene mucho fino, éste debe ser preclasificado. El tamaño de los Chancadores Giratorios se especifica por la boca (ancho de la abertura de admisión) y el diámetro del manto. El casco exterior es de acero fundido, mientras que la cámara de chancado está protegida con revestimientos o "cóncavos" de acero al manganeso. La cabeza está protegida por un manto de acero al manganeso la que a su vez está recubierta por alguna resina epóxica, poliuretano, goma o algún otro recubrimiento.




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Chancadores de Mandíbulas: Los chancadores de mandíbulas son equipos dotados de 2 placas o mandíbulas, en los que una de ellas es móvil y presiona fuerte y rápidamente a la otra, fracturando el material que se encuentra entre ambas. Según el tipo de movimiento de la placa móvil, estos chancadores se clasifican en los siguientes tipos: a) b) c)

Blake. Dodge. Universal.


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TIPOS DE CHANCADORAS DE MANDIBULA x

x

x

BLAKE

DODGE

UNIVERSAL




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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Excéntrico Placa Fija

Pívot

Volante

Placa Móvil Riostra Delantera

Garganta

Biela

Riostra Trasera

Desplazamiento Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

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CHANCADORA DE MANDIBULA FEED fixed jaw (corrugated plate)

pivot

eccentric

gape drive motor

flywheel

pitman

set

toggles




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TIPO BLAKE 

En el chancador Blake la mandíbula pivotea en la parte superior.



Por lo tanto tiene una área de recepción fija y una abertura de descarga variable. flywheel vibrating feeder

eccentric shaft & bearing

fixed jaw groove block assembly

reversible jaw liners

toggle drawback rod


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TIPO DODGE 

En el chancador Dodge la mandíbula pivotea desde el fondo.



Esto da un área de alimentación variable pero un área de entrega fija.


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USO 

El uso del chancador Dodge esta restringido al laboratorio.



Nunca se emplea para chancado de alta resistencia donde el atollo es fácil.




26 52

MATERIAL DE MANDIBULA 

Las mandíbulas se fabrican de acero fundido.



Están equipadas con revestimientos reemplazables.



Se fabrican de acero al Mn A128, hierro fundido “Ni – hard” (Ni aumenta la templabilidad), o hierro fundido Ni – Cr (alto Cromo ASTM A532).


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CHANCADO DETENIDO VS. ATOLLADO 

En un chancado, el chancado ocurre solo por las mandíbulas.



En un chancador atollado, las partículas se fracturan unas con otras.



Esta conminución ínter partícula puede llevara a una excesiva producción de finos.



Si el atollo es severo podría dañar al chancador.




27 54

El chancador de mandíbulas se especifica por el área de entrada, es decir, la distancia entre las mandíbulas en la alimentación (Feed) que se denomina "Boca" y el ancho de las placas (largo de la abertura de admisión). Por ejemplo un chancador de mandíbulas de 30"x48" tendrá una boca de 30" y un ancho de las placas de 48". 30” 48”


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EFICIENCIA 

La eficiencia del harnero esta determinada por: – El grado de fineza de la separación del material en

fracciones de tamaño sobre o bajo el tamaño de la abertura.




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2.3.- CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO Las chancadoras secundarias son más pequeñas que las chancadoras primarias. Tratan el producto del chancado primario (generalmente menor a 6 pulgadas de diámetro). Al igual que las primarias, trabajan en seco y reducen el mineral a un tamaño adecuado para molienda o chancado terciario, si es que el material lo requiere.


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Como no se requiere una boca tan grande, el casco chancador se abre hacia abajo lo cual permite el hinchamiento del mineral a medida que se reduce el tamaño, proporcionando un área seccional creciente hacia el extremo de descarga. La inclinación hacia fuera del casco permite tener un ángulo de cabeza mucho mayor que en la giratoria. Esta chancadora es de una alta capacidad y es proporcional al diámetro de la cabeza. Un esquema de lo anterior lo muestra la figura siguiente:




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De cabeza corta

Esquema comparativo entre una Chancadora de Cono Estándar y una de Cabeza Corta. Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

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Operan normalmente en circuito abierto, aunque si el material de alimentación tiene mucho fino, éste debe ser preclasificado. El tamaño de los Chancadores Giratorios se especifica por la boca (ancho de la abertura de admisión) y el diámetro del manto. El casco exterior es de acero fundido, mientras que la cámara de chancado está protegida con revestimientos o "cóncavos" de acero al manganeso. La cabeza está protegida por un manto de acero al manganeso la que a su vez está recubierta por alguna resina epóxica, poliuretano, goma o algún otro recubrimiento.




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