1
Informe de trituración trituración y molienda molienda
Laboratorio de Procesos I Ingeniería Química 2015 Prácticas 8: rituración y molienda I!"#$%& '& L()#$(#$I# Paloma *+ (gudelo, 'iana -+ %edina, #mar (+ $o.as -arcía, -abriel &+ /alamanca, #scar + /ierra, mbar #+ alencia, /ara 3+ argas, 4enny elasco ni6ersidad Industrial de /antander
1. Objetiv tivos Objetivo General:
Realizar Realizar el análisis análisis de una muestra para determinar determinar la influencia influencia de las variables típicas típicas que afectan afectan los procesos de molienda y tamizado. Distinguir el funcionamiento de la maquinaria utilizada en la trituración y molienda Objetivos Específicos:
Conocer el mecanismo con el que trabajan las trituradoras y los molinos. Identificar variables que afectan el proceso de reducción de material. nalizar los datos medidos en la práctica. práctica. !"presar mediante graficas los resultados obtenidos de los datos medidos.
2. Intr Introd oduc ucci ción ón
#a trituración y molienda es la operación unitaria de reducción de tama$o de un material% por la tanto &ay un aumento en la superficie del material. !sta desempe$a un papel muy importante en diversos procesos donde se &ace tratamiento y elaboración de materias primas de m'ltiples tipos. (ediante ellas se &ace sencillo transportar un material y otras operaciones tales como mezclado% aglomeración% y dosificación) incluso ayuda en las reacciones químicas ya que la velo veloci cida dad d de reac reacci ción ón pued puede e ser ser func funció ión n de la supe superf rfic icie ie.. demá demáss &ace &ace más más fáci fácill el almacenamie almacenamiento nto de un material. material. !n numerosas numerosas t*cnicas% t*cnicas% la reducción de tama$o tama$o representa representa el proceso fundamental a partir del cual se realizan los procesos de tratamiento posteriores. 3. Marc Marco o Te Teóric órico o #a molienda y trituración se refiere a la pulverización y desintegración de material sólido% es decir a la reducción del tama$o de agregados de partículas. +sta es una operación unitaria que% a pesar de involucrar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza% es de suma importancia en diversos procesos industriales. #a reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos &asta el tama$o deseado. #os m*todos de reducción más empleados en las máquinas de molienda y trituración son compresión% impacto% frotamiento de cizalla y cortado.
2
Informe de trituración y molienda
#a trituración se efect'a normalmente por compresión simple% fracturándose estos en el momento de llegar a su límite elástico. ,ara llegar a tal punto es necesario transmitir a la superficie del material una fuerza de tal intensidad que permita traspasar el límite mencionado.
3.1Etapas #a reducción se lleva en distintas etapas y en una gran diversidad de máquinas. !l material de tama$o grande% por lo general obtenido de canteras% se trata en una trituradora) *sta etapa se llama trituración primaria. #uego el material producido se pasa a otra trituradora o molino% donde se efectuará trituración secundaria. medida que se siga reduciendo de tama$o% será la terciaria% cuaternaria% etc.
3.2Taa!os de partículas #as partículas obtenidas en los procesos de trituración y molienda se pueden clasificar de acuerdo al tama$o que tienen cuando salen de las máquinas pudi*ndose distinguir las distintas etapas de trituración y moliendaa. rituración /desintegración grosera0 • • •
rituración gruesa- tama$os de salida de 12 cm /3 in0. rituración mediana- tama$o de salida entre 4 y 12 cm /15 y 3 in0. rituración fina- tama$o de salida entre 6.2 y 4 cm / 172 y 15 in0.
b. (olienda /desintegración fina0 • •
(olienda grosera- tama$o de salida entre 6.1 y 6.4 mm. (olienda fina- tama$o de salida menor a 6.1 mm.
3.3"uer#as utili#adas en la reducción de taa!o 8e pueden distinguir tres tipos de fuerzas#as fuerzas de compresión se utilizan para l a trituración grosera de productos duros. #as fuerzas de impacto se pueden considerar de uso general% empleándose en la molienda fina% y gruesa de diversos productos. #as fuerzas de cizalla se utiliza para la trituración de productos blandos para obtener tama$os muy peque$os% es decir% finos.
3.$Tipos de trituradoras %e rodillos: !n estas máquinas% dos o más rodillos pesados% de acero% giran en sentido contrario. #as
partículas de la carga quedan atrapadas y son arrastradas entre los rodillos) se ven así sometidas a una fuerza de compresión que las tritura. !n algunos aparatos% los rodillos giran a diferente velocidad% generando tambi*n esfuerzos de cizalla. #as relaciones de relación de tama$o son peque$as% en general% inferiores a 2. !l diámetro de los rodillos% su velocidad% y el espacio entre ellos% se pueden variar para adaptarlos al tama$o del material de partida.
7
Informe de trituración y molienda
9ig. 1 rituradora de rodillos %e andíbula: ,ueden desintegrar rocas y minerales en forma similar a la masticación que ejerce el ser
&umano con los alimentos.
#as trituradoras de mandíbula se utilizan principalmente para la desintegración de material grueso% produciendo material irregular% y con aristas. :eneralmente se utiliza en trituración primaria% y eventualmente en secundaria.
9ig. ; rituradora de mandíbula %e artillos: !stas act'an por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. 8e caracterizan por una
elevada tasa de reducción% y por la propiedad de dar forma c'bica al producto. ,ueden ser usados en la trituración selectiva% m*todo que libera minerales duros de material est*ril. #as trituradoras de martillo están compuestas por una carcasa cubierta por placas de acero% en cuyo interior se aloja una eje y un conjunto de rotor.
9ig. 4 rituradora de martillos
Informe de trituración y molienda Giratorio:
superior está guiado por un rodamiento fle"ible% mientras que el e"tremo inferior es movido e"c*ntricamente describiendo un círculo. #a acción trituradora tiene lugar alrededor de todo el cono. #a potencia requerida es menor que en uno de mandíbula. 8u alimentación no puede ser muy grande% pero da un producto fino y uniforme.
3.&Tipos de olinos %e artillos:
collar de varios martillos en su periferia. l girar el eje% las cabezas de los martillos se mueven siguiendo una trayectoria circular en el interior de la armadura. unque la reducción de tama$o se da por impacto% tambi*n pueden participar las fuerzas de fricción. 8e pueden considerar de uso general% ya que son capaces de triturar gran cantidad de diversos materiales.
9ig. = (olino de martillos %e bolas: !n este operan simultáneamente fuerzas de cizalla y de impacto. !stán constituidos por un
molino giratorio% &orizontal% que se mueve a poca velocidad% en cuyo interior se &alla un n'mero de bolas de acero o piedras duras. medida que el cilindro gira% las piedras se elevan por las paredes del cilindro y caen sobre el producto a triturar% que llenan el espacio libre entre las bolas. !stas 'ltimas giran y cambian de posición unas con otras% cizallando el producto a moler. !sta combinación de fuerzas produce una reducción de tama$o muy eficaz. !l tama$o de las bolas suele ser de ;>12 cm. #as peque$as proporcionan más puntos de contacto% pero las grandes producen mayor impacto.
9ig. 2 (olino de bolas %e barras: ,arecido al de bolas% con la diferencia de que *stas se sustituyen por barras de acero. ?peran
las fuerzas de impacto y cizalla% pero el efecto del impacto es menos claro. 8e recomienda para sustancias untuosas% que se ad&ieren a las bolas% a las que restan eficacia. #as barras tienen la longitud del molino% y ocupan el 26@ del volumen del molino.
5
Informe de trituración y molienda
9ig. 3 (olino de barras
3.'T(MI)(%O #a separación de materiales sólidos por su tama$o es importante para la producción de diferentes productos /ej. arenas sílicas0. demás de lo anterior% se utiliza para el análisis granulom*trico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de *stos y para control de molienda de diversos productos o materias primas /cemento% caliza% arcilla% etc.0. !l tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasará parte del material y el resto será retenido por *l. ,ara llevar a cabo el tamizado es requisito que e"ista vibración para permitir que el material más fino traspase el tamiz. De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones% los gruesos y los finos- la nomenclatura es la siguiente% para la malla 166% A 166 indica los gruesos y >166 indica los finos. 8i de un producto se requieren N fracciones /clasificaciones0% se requerirán N-1 tamices. #os tipos de tamices que vibran rápidamente con peque$as amplitudes se les llaman Tamices Vibratorios. #as vibraciones pueden ser generadas mecánica o el*ctricamente. #as vibraciones mecánicas usualmente son transmitidas por e"c*ntricos de alta velocidad &acia la cubierta de la unidad% y de a&í &acia los tamices. !l rango de vibraciones es apro"imadamente 1B66 a 4366 vibraciones por minuto. !l tama$o de partícula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida% así se puede tener el perfil de distribución de los gránulos en el tamizador de manera gráfica. $. *rocediiento 1. riturado del material- !n una trituradora de mandíbula% se coloca mineral aurífero de
diferentes tama$os dentro de ella. 8e deja funcionar &asta que &aya material suficiente para seguir el proceso% luego se tamiza en una malla =6. Del material que logra pasar a trav*s de la malla se toman 266 g% los cuales se pasan a la siguiente etapa.
9
Informe de trituración y molienda
9ig. rituradora de mandíbulas 2. (olienda del material- 8e agregan los 266 g de material obtenidos en la trituradora al
molino de bolas. 8e pusieron dentro del molino ;6 bolas que van a ser los cuerpos moledores. 8e escogieron 16 medianas y 16 de tama$o grande. 8e midieron los diámetros de 2 bolas utilizadas de cada tama$o y se &izo un promedio de estos. #o mismo se &izo con la medición del peso. Despu*s de agregar todo al molino% se pone en marc&a y se deja en funcionamiento por una &ora. l finalizar se deben separar ;66g del material que &a sido molido para realizar el tamizado. (ientras se realiza la molienda se deben pesar todas las mallas que se van a utilizar y su base. a)
b)
Informe de trituración y molienda
9ig.B a0 (olino de bolas. b0 Interior del molino de bolas con el material y los cuerpos demoledores. 3. amizado- #os ;66 g separados del producto obtenido en el molino se ponen en la
primera malla del tamiz) este se debe cerrar muy bien. #uego se pone en un cernidor el*ctrico que por medio de vibraciones dará paso a la separación del material de acuerdo a sus tama$os.
9ig. E Cernidor electrónico con el tamiz $. (edición del material obtenido- 9inalizado el tamizado% se deben pesar de nuevo
cada una de las mallas que conforman el tamiz% incluyendo el fondo. !sta vez se pesan con el material fino que se encuentra en cada uno que se &a obtenido en el proceso de trituración y molienda. &. (n+lisis de datos ,E-/T(%O-
#os datos obtenidos en la medición de las mallas antes y despu*s del tamizado se muestran en la siguiente tablaTabla 1. Medición de las allas antes 0 despus del tai#ado.
N° del tamiz
Apertura de la malla [mm]
Peso del Tamiz [g]
Peso del tamiz con mezcla [g]
Masa retenida [g]
8
Informe de trituración y molienda
50
0,3
398,5
435,6
37,1
60
0,25
381
406
25
70
0,212
384,2
433,6
49,4
80
0,18
389,2
401,6
12,4
100
0,25
371,2
383,6
12,4
120
0,125
370,7
376,6
5,9
Fondo
-
405,1
452,3
47,2
Para el ;roceso de molienda se tomaron 20 bolas o cuer;os moledores de 10 medianas y 10 grandes? y se midió un ;romedio de 5 de estas+ Medianas #
Diámetro [cm]
Diámetro Promedio [cm]
1
2,50
67,2
2
2,54
64,9
3
2,48
4
2,52
68,2
5
2,50
70,6
2,51
Peso [g]
68,3
Peso Promedio [g]
67,84
randes Diámetro Promedio [cm]
#
Diámetro
1
3,650
187,8
2
3,750
225,55
3
3,755
4
3,680
188,5
5
3,690
260,3
3,71
Peso
200,3
Peso Promedio [g]
212,49
( ;artir de los datos obtenidos ;ara la masa retenida en las mallas, se calculó la fracción másica en cada una de ellas, di6idiendo la masa retenida entre la masa total @ue se tamiAó+ Para ello se tu6o en cuenta las ;Brdidas de material, ;or lo cual el di6isor fue la suma de las masas retenidas >18C, g?+ N° del tamiz
Apertura de la malla [mm]
Fracción masa retenida
Fraccón masa retenida acomulada
50
0,3
0,20
0,20
60
0,25
0,!
0,!!
70
0,212
0,2"
0,#$
C
Informe de trituración y molienda
80
0,18
0,0%
0,"#
100
0,25
0,0%
0,%2
120
0,125
0,0!
0,%#
Fondo
-
0,2#
,00
!n la siguiente gráfica se muestra la distribución de material en cada una de las mallas Gráfica 1. Distribución de fracción másica 0"30 0"25 0"20
!racci'n Masica (etenida 0"15 0"10 0"05 0"00
50
60
70
80
100 120 !ondo
$ %ami&
eniendo en cuenta lo anterior% de la gráfica 1 se puede observar que la mayor cantidad de material se retuvo en la malla 6% es decir el ;3@ del material presenta partículas con tama$os entre 6%;1; y 6%;26 mm. ,or otro lado se observa que en la base se retuvo el ;2@ del material% es decir% partículas con tama$os menores a 6%1;2 mm% lo cual representa un porcentaje importante. #a menor retención se obtuvo en las mallas 166 y 1;6% en conjunto se puede ver que sólo el 16@ del material presenta partículas con tama$os entre 6%1;2 y 6%1B6 mm. Gr+fica 2. %istribución de fracción acuulada
10
Informe de trituración y molienda 1"20 1"00 0"80
!racci'n Masica )com*+ada 0"60 0"40 0"20 0"00
50
60
70
80
100 120 !ondo
$ %ami&
!n la gráfica ; se observa que el 2E@ del material se retiene en la malla 6 y anteriores% es decir que más de la mitad del material presenta tama$os de partícula superiores a 6%;1; mm% y casi el B6@ mayores a 6%1;2 mm /malla 1;60. 8in embargo más de 172 del material logra atravesar la malla 1;6 y llega a la base /;2@0. alance Enertico n
Dp= ∑ x i D pi i
N° del tamiz
Apertura de la malla [mm]
Fracción masa retenida
&pi
50
0,3
0,20
0,!#
60
0,25
0,!
0,2'
70
0,212
0,2"
0,2!
80
0,18
0,0%
0,20
100
0,25
0,0%
0,22
120
0,125
0,0!
0,$
Fondo
-
0,2#
0,02
D
0,22!2%#'%
11
Informe de trituración y molienda
Realizando los cálculos se obtuvo DpF 6%;;4 mm. !l parámetro Gi depende del material% en este caso se tiene un valor de 1=%EE H&7ton /#averde Cata$o% ;6620. ,or 'ltimo el flujo másico se −4 toma como 266g7& / 5∗10 ton/ h ¿ . 4alculo de potencia
!l análisis energ*tico se realizó para el molino de bolas. #a potencia del molino se calcula mediante la #ey de Jond
(
P 1 1 =0,3162 w i − m ´ √ D p √ D F
)
P esla potencia del molino m ´ esel flujo másicode alimentación w i es elíndice de Bond D p es el diámetro promedio del producto D F esel diámetro dela alimentación
!l índice de trabajo es un parámetro de conminución% e"presa la resistencia de un material a ser triturado y molido. Kum*ricamente son los HiloGatts>&ora por tonelada corta requerido para reducir un material desde un tama$o teóricamente infinito. ! s la más real para la estimación de las necesidades de energía de las trituraciones y molinos industriales. ,eepla#ando todos los valores de la ecuación de ond se obtiene 5ue la potencia re5uerida por el olino es de 367'2 8.
'. ,ecoendaciones
1. Registrar los n'meros de mallas de los tamices utilizados ;. #a molienda puede &acerse con bolas c&icas y7o grandes. 8e recomienda no
utilizar las más peque$as de los tres tama$os ya que pueden quedar atascadas. 4. ener precaución al alimentar al triturador de quijadas. =. Rectificar el orden de las mallas. 9. ibliorafía
12
Informe de trituración y molienda
D1E Industrias IF2012+ rituración+ &n línea:
DE #;eraciones unitarias >rituración y molienda?
%olienda+ Práctica+ &n línea:
&n
línea:
