Harneros vibratorios de uso en la minería del cobre
Curso: MN722- Mineralurgia Alumno: Luis Luis Gallardo Gallardo Vergara Vergara
17 de junio de 2013
Introducción En la industria minera del cobre resulta de vital importancia la cantidad de cobre (ley) y material de ganga o estéril procedente de la etapa de chancado y molienda que llega al proceso de concentración, ya que si estos procesos no son el óptimo obteniendo como producto material de sobre tamaño perjudicará de gran manera los procesos posteriores de concentración y finalmente se verá reflejado en los costos de la mina. Por eso para que el proceso de chancado y molienda cumpla con estándares de calidad adecuados es de gran importancia la clasificación y separación de material de acuerdo a su tamaño de partícula, por el motivo de que a menor tamaño de partícula habrá más uniformidad en la distribución granulométrica. Los responsables de esta tarea son los “clasificadores”. Estos equipos se dividen en dos grupos los harneros y los hidrociclones. El primer grupo opera en seco y el segundo en húmedo. El presente informe está enfocado en los harneros, particularmente el harnero vibratorio el cual es el más utilizado en las plantas de procesamiento de minerales. Este, junto al harnero Trommel, son denominados los harneros móviles los cuales presentan determinados movimientos que ayudan para un mejor rendimiento del equipo, esta característica lo diferencia de otros tipos de harnero los cuales son sin movimiento, denominados estacionarios, entre los cuales figuran los harneros Grizzly y los curvos. A continuación continuación se se presentaran presentaran las características características fundamental fundamentales es del harnero harnero vibratorio apuntando a varios ámbitos de interés entre los cuales están componentes, funcionamiento, etapas de harneado, mallas, eficiencia entre otros.
Desarrollo: Los harneros vibratorios son equipos de tipo mecánico y eléctrico con baja amplitud y alta frecuencia, que en resumen constan de superficies de mallas o chapas perforadas con una determinada abertura. Estas mallas o chapas están sobre un marco que esta adherido a las paredes del equipo denominado caja vibratoria la cual se encuentra a una pequeña inclinación. Esta caja es movida por un motor que hace funcionar una polea y un eje que cruza a la estructura. A demás se constituye de una caja de alimentación y el marco base que sostiene a toda la estructura a con los amortiguadores (figura 1).
Figura 1: Partes de una harnero vibrador simple. Rescatado el 15/06/2013 desde http://rivet.cl/files/docs/mallas/Rivet%20-%20Catalogo%20Mallas.pdf . Existen variados tipos de mallas metálicas para distintos tipos de trabajos o variedad de materiales con los que se puede trabajar Estos equipos como se dijo anteriormente son los más utilizados en las plantas de procesos de minerales, se usan principalmente en la descarga de los molinos SAG, para detener el “Scrap” de los molinos de bolas , en las fases de chancado pasando por todo tipo de clasificación intermedia, incluso utilizada antes de iniciar el chancado primario. Funcionamiento:
Estas vibraciones facilitan el desplazamiento de las partículas en la superficie, trabajando con inclinaciones menores permitiendo que éstas puedan hacer contacto reiteradamente con la malla logrando que más partículas de tamaños menores a su abertura pasen atreves de ella. El segundo efecto que producen
estas vibraciones es facilitar el desplazamiento de las partículas de tamaños superiores a la abertura hacia el punto de descarga. Los tipos de vibración de estos harneros son: - Libre Circular (1 eje y 2 cojinetes) o mecanismo simple. - Circular Excéntrica (1 eje y 4 cojinetes). - Libre Linear (2 ejes, 2 moto vibradores o excitadores). - Alta Frecuencia (moto vibradores). Aspectos importantes:
El proceso del harneado depende de tres elementos los cuales poseen los siguientes parámetros: 1. El mineral: Sus parámetros más importantes son la densidad aparente, distribución de tamaños, diámetro, humedad. 2. Harnero: superficie (tamaño y forma de la abertura, espesor), vibración (frecuencia, amplitud), Angulo de inclinación. 3. Estratificación Estratificaci ón por escurrimiento: El efecto que provoca el accionar de la vibración es generar una particular característica de orientación del material a clasificar denominada estratificación por escurrimiento. [...] “Por la vibración, el lecho de material sobre la superficie del harnero tiende a desarrollar un lecho fluido permaneciendo las partículas más gruesas en la parte superior, mientras que las más pequeñas se separan a través de los intersticios de las de mayor tamaño, encontrando su trayectoria hacia el fondo del cajón”. [1] Si no fuera por la estratificación las partículas gruesas taparían la superficie del harnero impidiendo la clasificación de los finos. Para aprovechar de mejor manera la estratificación, la altura, espesor o profundidad del lecho de material desde la alimentación hasta la descarga debe ser razonable para la buena separación de tamaños a realizar. Si el espesor del lecho es demasiado delgado como se nombró anteriormente las partículas más gruesas tapan la superficie impidiendo la clasificación de los finos y si el lecho es demasiado grueso se entorpecería la trayectoria de los finos a través de las partículas de mayor tamaño para llegar al fondo. Al hablar hablar de eficiencias eficiencias de separación separación del harnero, harnero, el espesor espesor del del harnero harnero también es de suma importancia ya que define su capacidad de producción. Los lechos
muy delgados significan baja capacidad de producción del harnero, mientras que los lechos muy gruesos generan una alta capacidad de producción pero una baja calidad de separación. Por lo tanto se debe operar con un espesor que pueda maximizar la capacidad y eficiencia de producción del harnero. Este espesor se denomina el espesor de lecho óptimo. Para poder controlar esta profundidad y alcanzar la estratificación óptima se debe seleccionar un determinado ancho en el harnero. […] “Una regla empírica general indica que la profundidad del lecho en la descarga nunca debe ser mayor a cuatro veces la abertura de la superficie del harnero, para un material de densidad aparente 100 lb/pie^3, o tres veces para un material de densidad 50 lb/pie^3”. [2] Etapas del harneo:
En el harneo existen 2 etapas para la clasificación del material, 1. Primera etapa: […] “ ocurre en el primer tercio del harnero y a ésta se le llama Clasificación por Saturación, pues la superficie de la malla se satura con partículas pequeñas, todas tratando de pasar por las aberturas en el mismo instante ”. [3] 2. Segunda etapa: […] “ es conocida como Clasificación por Repetición, pues al desplazarse por la superficie de la malla, las partículas tratan una y otra vez de pasar por las aberturas, repitiéndose este proceso de prueba y error hasta que pasan o son descargadas al final de la malla ”. [3] Ver figura 2.
Figura2: Etapas de clasificación del harnero. Diferencias de cantidad de material pasante en las distintas etapas. Rescatada el 16/06/2013 de http://rivet.cl/files/docs/mallas/Rivet%20-%20Catalogo%20Mallas.pdf
Mallas:
La malla del harnero es su elemento más importante. Los tipos de aberturas más utilizadas en la minera del cobre son las de geometría cuadrada (figura 3) o rectangular (figura 4), aunque también existen con aberturas paralelas, tipo REV, entre otras más.
Figura 3: Malla de geometría cuadrada del harnero vibratorio. Rescatada el 16/06/2013 de http://rivet.cl/mallas
Figura 4: Malla de geometría rectangular del harnero vibratorio. Rescatada el 16/06/2013 de http://rivet.cl/mallas
[…] “La geometría de la malla que conviene utilizar dependerá, en gran medida, de la aplicación a que estará destinada y la ubicación de la malla en el harnero. Debido a esto, el proceso de selección de mallas, requiere muchas consideraciones antes de determinar las características de la malla a utilizar en un determinado harnero ”. [3]
La selección del tipo de malla depende de la calidad y el producto que se desea obtener, teniendo siempre en cuenta el área útil de la malla (área de malla no cubierta por alambre) para lograr que el harnero tenga una buena eficiencia.
Calculo de la eficiencia: […] “La eficiencia de separación de un harnero puede calcularse a partir de un balance de masa de los flujos ”. [1]
Siendo: material en [Ton/hr]. [Ton/hr]. Ah: Alimentación de material Sh: Material de sobre tamaño en [Ton/hr]. Bh: Material bajo tamaño en [Ton/hr]. ah: Fracción de material en la alimentación de tamaño mayor a la abertura de la malla. sh: Fracción de material de tamaño mayor a la abertura de la malla en el sobre tamaño. bh: Fracción de material en el bajo tamaño.
Con estas variables se cumple que el balance de masa total del material en el harnero es:
Ah = Sh + Bh
(1)
Para material que es mayor a las aberturas, su balance de masas quedara de la siguiente manera:
Ahah = Shsh + Bhbh
(2)
Analógicamente Analógicamente a partir partir de la la ecuación ecuación (2), la ecuación de balance de masas de material cuyo tamaño es menor a la abertura de la malla es:
Ah(1 – ah) = Sh(1 – sh) + Bh(1 – bh)
(3)
El objetivo es recuperar la mayor parte de finos (partículas bajo tamaño) que entran en la alimentación, para este caso se utiliza la eficiencia de recuperación de bajo tamaño ( ηu/s). ηu/s
= 100 TPH finos en corriente bajo tamaño TPH finos en la alimentación
O bien, ηu/s
= 100 Bh (1 – bh)
(4)
Ah (1- ah) Y a partir de las ecuaciones (1) y (2) se obtiene,
Bh = 100 (sh - ah) Ah
(5)
(sh - bh)
Reemplazando, ηu/s
= (1 – bh) (sh - ah) (1 – ah) (sh - bh)
Pero además podemos considerar que ηu/s
bh = 0 finalmente quedando,
= (sh - ah)
(6)
(1 – ah) sh Si se desea calcular el sobre tamaño, el objetivo es obtener la menor cantidad posible de finos. Para esto se usa la llamada eficiencia de eliminación del bajo tamaño (η A/S). ηA/S
= 100 TPH de gruesos en alimentación TPH que descargan como sobre tamaño
Matemáticamente, ηA/S
= Ahah Sh
Conclusión: Se logró exponer de buena manera los puntos más relevantes sobre los harneros vibratorios, y que a pesar de verlos a primera vista incluso al verlos funcionar aparentan un proceso bastante sencillo pero como se vio en este informe posee una ciencia bastante interesante. Otro punto a destacar es su importancia en la minería, y demostrando que su rendimiento es cada vez más fundamental para lograr el objetivo que cada minera se plantea como producción. Esta demostración se respalda por el hecho de que siempre se buscan métodos empíricos para su correcta selección, realizar investigaciones para modernizarlos y bajar cada vez más los tiempos y más importante aún los costos de producción, hacer cálculos de su eficiencia y buscar alguna falla, desgaste o alguna otra complicación que perjudique su buen funcionamiento entre varias otras preocupaciones.
Bibliografía: [1] Jorge Cáceres N., Universidad de Aconcagua, Metalurgia extractiva, programa de mineralogía y metalurgia. [2] Clasificación de Harneros, Rodrigo A. Ormeño, http://es.scribd.com/doc/16499436/Clasificacion-en-Harneros , consultado el 13 de Junio 2013. [3] Industrias metalmecánica Rivet ltda., Catalogo mallas, cribas, telas mecánicas, http://rivet.cl/files/docs/mallas/Rivet%20-%20Catalogo%20Mallas.pdf , consultado el 16 de Junio 2013.
