molienda

Unap Calama T.N.S MINERÍA METALURGICA Introducción a la Metalurgia.

Nombre Alumnos: Profesor: Fecha de Entrega:

Sandra Gómez Werner Michea Juan Carlos León 08/05/2013

MOLIENDA CONVENCIONAL

Introducción Introducci ón

Pág. 2

¿Qué Es La Conminución?

Pág. 3,4

Molienda

Pág. 5,6

Partes De Un Molino

Pág. 6,7

Tipos De Molienda

Pág. 8

Molienda Convencional

Pág. 9

Medios De Molienda

Pág. 9,10,11

Molino De Barras

Pág. 11,12,13,14,15,16

Molinos De Bolas

Pág. 17,18,19,20,21

Descripción Descripc ión De Circuitos De Molienda

Pág. 21,22,23,24

Variables En El Proceso De Molienda

Pág. 25,26

Alimentación Y Descarga En Molinos Continuos

Pág. 26,27

Conclusiones

Pág. 28

Bibliografía Bibliografí a

Pág. 29

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Introducción Introducci ón

Pág. 2

¿Qué Es La Conminución?

Pág. 3,4

Molienda

Pág. 5,6

Partes De Un Molino

Pág. 6,7

Tipos De Molienda

Pág. 8

Molienda Convencional

Pág. 9

Medios De Molienda

Pág. 9,10,11

Molino De Barras

Pág. 11,12,13,14,15,16

Molinos De Bolas

Pág. 17,18,19,20,21

Descripción Descripc ión De Circuitos De Molienda

Pág. 21,22,23,24

Variables En El Proceso De Molienda

Pág. 25,26

Alimentación Y Descarga En Molinos Continuos

Pág. 26,27

Conclusiones

Pág. 28

Bibliografía Bibliografí a

Pág. 29

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Debido a que los minerales se encuentran finamente diseminados e íntimamente asociados con la ganga, deben ser liberados antes de realizar un proceso de separación. Las primeras etapas de conminución se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina y luego, en sucesivas etapas de chancado y molienda, para separar el mineral de la ganga. El chancado se realiza con material seco, y el mecanismo de reducción de tamaño es la compresión o impacto .La molienda se realiza principalmente en húmedo. El mecanismo de reducción es abrasión e impacto del mineral por el movimiento de los medios de molienda, tales como barras, bolas o el mismo material grueso. En el presente informe damos a conocer la molienda convencional, que se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotación. flotació n. A continuación conoceremos los principios básicos de la conminución, mecanismos de fractura utilizados, partes que componen un molino, además de conocer de manera más profunda los molinos de barras y de bolas, cuáles son sus características, variables que intervienen en el proceso, entre otros.

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Proceso a través del cual se produce una de reducción de tamaño de las partículas de mineral, mediante trituración y/o molienda, con el fin de: • Liberar las especies diseminadas. • Facilitar el manejo de los sólidos. • Obtener un material de tamaño apropiado y controlado.

La mayor parte de los minerales son materiales cristalinos que se unen por enlaces químicos o fuerzas físicas y que poseen gran cantidad de defectos en su estructura. Ante la aplicación de fuerzas de compresión o de tracción, el material debería distribuir de manera uniforme estas fuerzas y fallar una vez se haya aplicado una fuerza igual o superior a la resistencia de los enlaces que unen a los átomos que constituyen al mineral, sin embargo, este generalmente se fractura a fuerzas mucho menores debido a: Los defectos que éste posee. • Durante el proceso de formación, minado y manejo previo en el mineral se pueden

formar grietas. • El mineral está constituido por especies diseminadas de diferente comportamiento

mecánico. Todas estas heterogeneidades en el mineral, actúan como concentradores de esfuerzo, que conllevan a que éste se comporte como un material completamente frágil, cuya resistencia mecánica es función de las características de las heterogeneidades. Antes de la fractura, los minerales acumulan parte de la energía aplicada, la cual se transforma en energía libre superficial a medida que las partículas se van fracturando. Esta energía libre superficial no es más que el resultado de los enlaces insatisfechos para cada uno de los átomos de la nueva superficie formada por la fractura del mineral. A mayor energía libre superficial más activa será la superficie de la partícula para reaccionar con agentes externos, lo que facilitará en algunos casos el proceso de separación de las diferentes especies que constituyen al mineral. La energía requerida para fracturar una partícula disminuye ante la presencia de agua u otro líquido, ya que este puede ser absorbido por las partículas hasta llenar las grietas u otros macrodefectos. La fuerza aplicada sobre el líquido aumenta considerablemente su presión y esta se concentra en los defectos y puntas de grieta. 3 a n i g á P


Dependiendo de la forma de aplicación de la carga y de la mecánica de la fractura de las partículas, se obtendrá un mecanismo de falla característico y una distribución granulométrica propia así:

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Es la última etapa en el proceso de Conminución. Se realiza en cilindros rotatorios conocidos como Molinos , y existen diversos tipos de ellos que se clasifican según su forma y según su medio de molienda así por ejemplo tenemos molinos según su forma en: Cilíndricos rotatorios, cilindro - cónicos rotatorios, tubular rotatorio. A pesar de la diversidad de tipos el objetivo común de su utilización es lograr una fragmentación tal de las partículas de mineral que queden separadas las partículas de las especies útiles de las de ganga. Dicha separación es deseada con el fin de aplicar luego una operación o un proceso que nos permita concentrar la fracción útil, o extraer el elemento de interés con mayor eficiencia, en lo relativo a recuperación principalmente. Es importante, entonces, moler hasta alcanzar el grado de liberación del mineral. Para desarrollar su trabajo de molienda la máquina está provista de elementos moledores o molturantes. Dichos elementos son usualmente bolas de acero, barras de acero, guijarros o autógenos; pero además se usan otros tipos de elementos como las cabillas, bolas de porcelana y el mismo mineral grueso. Desde el punto de vista de la continuidad en la alimentación y descarga del molino diferenciamos entre operación batch y continua. Nos referimos a batch cuando el molino es cargado con el mineral, luego se cierra, realiza la molienda y se abre para ser descargado. Es una molienda continua, si permanentemente a lo largo de la operación del molino, tenemos alimentación y descarga de él. Indudablemente el diseño del molino varía para cada forma de operación. En la segunda etapa de la conminución, denominada molienda, los productos de la trituración son reducidos hasta valores de 10 micrones. Dependiendo de la fineza del producto final, la molienda se dividirá así en: Molienda primaria, secundaria y terciaria. Esta puede realizarse en seco o en húmedo. Se llama molienda seca cuando el mineral es alimentado en tal estado. Si se agrega agua, con lo que se forma una pulpa, se denomina molienda húmeda. Pero en general la molienda se realiza en húmedo, y solo en casos excepcionales en seco. La molienda, a diferencia del chancado, es un proceso aleatorio, en el cual debe juntarse la partícula y el medio de molienda para que la reducción de tamaño tenga lugar. La reducción de tamaño ocurre debido a impactos, astillamientos y por abrasión. El movimiento de la carga del molino (medios de molienda, mineral y agua íntimamente mezclados) depende de la velocidad de rotación del molino. Esta velocidad de rotación proporciona la energía necesaria para moler, pero parte importante de ella se disipa como calor y ruido.

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Esta etapa es la que consume mayor energía de todo el proceso de tratamiento de minerales, por lo cual debe ser estrictamente controlada.

Datos generales sobre consumo de energía y acero en molinos. Etapa

Consumo Acero Kg/ton

Energía KWh ton

Primaria 0,15 - 0,30 4-6 Secundaria 0,50 - 1,0 6 - 10 Terciaria 0,50 - 1,0 10 - 30 Los molinos se especifican por el diámetro y el largo del molino, en pies: D x L.

La carcaza, que es el cuerpo cilíndrico y se construye de chapa de acero. La coraza, que es el recubrimiento interior del cuerpo cilíndrico y de las tapas. Está

provista para cumplir dos funciones: absorber el desgaste provocado por el roce propio del trabajo realizado, y de acuerdo con su diseño ayudar el desplazamiento de los elementos molturadores y el mineral dentro del molino. Esta coraza se fabrica de materiales diversos, según sean más adecuados a la función que realiza; se utilizan por ejemplo: acero, goma y porcelana industrial. Los revestimientos de las corazas tienen una variedad de formas para levantar la carga. La mayoría de ellos son ondulados, de doble paso, con traslado. El costo en revestimientos es un costo importante en la operación de un molino, y es así como continuamente se están probando nuevos materiales, como por ejemplo, goma, el que se ha encontrado que duran más y son más fáciles de instalar y, además, reducen considerablemente el ruido, aunque aumentan el desgaste de medios de molienda. Las tapas, son discos de acero o de aleaciones Fe-Ni u otro material resistente al desgaste,

con una leve convexidad, que cierran los extremos del cuerpo del molino; están unidos solidariamente a la carcasa y generalmente mediante pernos. Si el molino es alimentado y/o descargado por sus extremos a través de los muñones, entonces las tapas son perforadas en su centro geométrico.

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Los muñones, son cilindros unidos en forma solidaria y resistente a las tapas. Actúan

como ejes que permiten la suspensión y giro del molino en torno a ellos. Los muñones se apoyan en descansos de rodamientos o metales que permiten un giro eficiente. El sistema motriz , está constituido por el motor, caja de reducción, eje - piñón y corona

periférica. El motor normalmente es eléctrico y su potencia adecuada a los requerimientos impuestos por el tamaño del molino y el trabajo a desarrollar; otra característica es su baja velocidad. La corona periférica, está ubicada abrazando solidariamente el contorno del cuerpo

cilíndrico del molino y recibe el movimiento del piñón para transmitirlo al molino mismo.

Algunos Componentes de un molino de barras

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Pueden en general realizarse en seco o en húmedo. Características

a) Molienda en Seco • Genera más finos. • Produce un menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda. • Adecuada cuando no se quiere alterar el mineral (ejemplo: sal).b).-

b) Molienda en Húmedo : Generalmente se muele en húmedo debido a que: • Tiene menor consumo de energía por tonelada de mineral tratada. • Logra una mejor capacidad del equipo. • Elimina problema del polvo y del ruido. • Hace posible el uso de ciclones, espirales, harneros para clasificar por tamaño y lograr

un adecuado control del proceso. • Hace posible el uso de técnicas simples de manejo y transporte de la corriente de interés

en equipos como bombas, cañerías, canaletas, etc. La pulpa trabaja en un porcentaje de sólidos entre un 60% - 70% y trabaja a una velocidad entre 80% - 90% de la velocidad crítica. La molienda es un proceso continuo, el material se alimenta a una velocidad controlada desde las tolvas de almacenamiento hacia un extremo del molino y se desborda por el otro después de un tiempo de residencia o permanencia apropiado. El control del tamaño del producto se realiza por el tipo de medio que se usa, velocidad de rotación del molino, naturaleza de la alimentación de la mena y tipo de circuito que se utiliza.

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La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotación. Diagrama Molienda convencional y no convencional

a) Las barras como medio de molienda

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Son cilindros de acero al manganeso, o con alto contenido de carbono. Estos se usan en la molienda gruesa; ocupando un volumen de 35% a 45% del volumen del molino. Estos varían de tamaño de 1 1/2" a 4 1/2" de diámetro, hasta 10’ de largo. Los consumos de acero en las barras son del orden de 0,2 libras/ton en minerales blandos hasta 2 libras/ton en los duros. La carga de barras en los molinos varía desde 2 ton para los mo linos 2' x 6’ con una capacidad de molienda de 48 TPD, hasta 140 ton de barras para molino de 12 ' x 4' con una capacidad de 3200 TPD. Estas capacidades están en base a una alimentación de -3/4" a 4 mallas Tyler (5mm) entregando un producto de 5% - 4 mallas Tyler (5 mm). La molienda con barra se caracteriza por entregar un producto exento de sobre molienda, debido a que el material entre barras sólo se molerá el mayor, entregando un producto más parejo en tamaño.

b) Bolas como medios de molienda.

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Las bolas empleadas en la molienda se construyen de acero al cromo, o al níquel o al molibdeno, deben tener una fuerte resistencia al choque y a la fricción. Los tamaños varían desde 5" hasta 1/2". En la primera etapa de molienda se emplean tamaño desde 5" - 2". En molienda secundaria estas varían en tamaño desde 3" - 3/4" y para molienda más fina hasta 1/2". La carga de bola puede usarse de un solo tamaño o mantener una carga balanceada de varios tamaños. El volumen que ocupa en el molino es de un 45% - 50% del volumen total del molino. La capacidad de los molinos de bolas varía de acuerdo a su tamaño, carga de bolas, tamaño de alimentación y descarga. Por ejemplo, uno de 12' x 14’ se tendrá una carga de bolas de 100 ton y con una alimentación de 1/4" entregará un producto 98% - 200 mallas, tendrá una capacidad de 1500 TPD.

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Tienen capacidad para alimentación hasta de 50 mm y pueden hacer un Frecuentemente se prefieren en lugar de las máquinas de molienda fina cuando la mena es arcillosa o húmeda; tienden así ahogar las trituradoras. La característica distintiva de un molino de barras es que la longitud de la coraza cilíndrica está entre 1,5 a 2,5 veces su diámetro. Esta relación es importante, porque se debe evitar que las barras, que solamente son unos pocos centímetros más cortas que la longitud de la coraza, giren de manera que lleguen a trabarse a través del diámetro del cilindro. Sin embargo, la relación no debe ser demasiado grande, para el diámetro máximo de la coraza en uso, de tal manera que las barras se deformen y quiebren. Puesto que las barras más grandes que alrededor de 6 metros se doblarán, esto establece la longitud máxima del molino. Por lo tanto con un molino de 6,4 metros de largo, el diámetro no debe ser mayor de 4,57 metros. Actualmente se usan molinos de barras de hasta 4,57 metros de diámetro por 6,4 metros de longitud que consumen aproximadamente 1640 KWh. Los molinos de barras se clasifican de acuerdo a la naturaleza de la descarga. Se puede hacer el enunciado general que mientras más estrecha sea la descarga en la periferia de la coraza, pasará más rápido y habrá menos sobremolienda. Los molinos de descarga central periférica se alimentan por ambos extremos a través de los muñones y la descarga del producto medio a través de puertas circunferenciales situadas en el centro de la coraza. El corto recorrido y el declive muy alto dan una molienda gruesa con un mínimo de finos, pero la relación de reducción es limitada. Este molino se usa para molienda en húmedo o en seco y se usan más para preparar arenas para condiciones específicas, cuando son necesarias altas velocidades de tonelajes y un producto extremadamente grueso. Los molinos de descarga periférica extrema son alimentados por unos de los extremos a través del muñón y descargan el producto molido por el otro extremo por medio de varias aberturas periféricas dentro de un canal circunferencial adaptado. Este tipo de molino se usa principalmente para molienda seca y húmeda, cuando intervienen productos moderadamente gruesos. El tipo de molino de barras que se usa más ampliamente en la industria minera es el de

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muñón de derrame, en el cual la alimentación se introduce a través de un muñón y se descarga a través de otro. Este tipo de molino se usa solamente para molienda húmeda y su principal función es convertir el producto de la planta de trituración en alimentación para el molino de bolas. Se obtiene un declive del flujo de material haciendo el diámetro de derrame unos 10 - 20 cm más grande que el de la abertura de alimentación. El muñón de descarga frecuentemente se adapta con una criba en espiral para eliminar el material vagabundo.

Vista del interior del molino de barras.

Los molinos de barras se cargan inicialmente con una selección de barras de diámetro de todas las clases; la proporción de cada tamaño se calcula para ofrecer una superficie máxima de molienda y aproximarse a una carga equilibrada. Una carga conveniente contendrá barras de diferentes diámetros que variarán desde las cambiadas recientemente hasta los diámetros de las barras gastadas por el rozamiento que tienen un tamaño tal que ya justifica el cambio. Los diámetros reales en uso varían de 25 a 150 mm. Mientras más pequeñas las barras, tanto más grande es el área de la superficie total y por consiguiente será mayor la eficiencia de la molienda. Los diámetros más grandes no deben ser mayores de lo necesario para quebrar la partícula más grande en la alimentación. Normalmente una alimentación o producto grueso requiere barras más grandes. Generalmente, las barras se deben cambiar cuando se han desgastado hasta alrededor de 25 mm de diámetro, o menos, dependiendo de la aplicación, ya que las barras delgadas tienden a doblarse o quebrarse. Se usan barras de acero al alto carbono porque son más duras y se quiebran en vez de doblarse al desgastarse, no enredándose como las otras barras. Las velocidades de molienda óptima se obtienen cuando el volumen es un 35% del de la coraza. Este se reduce a 20% - 30% con el desgaste y se mantiene en este valor al sustituir las barras gastadas por otras nuevas. Esta proporción significa que con una cantidad normal de vacíos, alrededor del 45% del volumen del molino estará ocupado. La sobrecarga da por resultado una molienda ineficiente y un mayor consumo de barras y revestimiento. El consumo de barras varía ampliamente con las características de la alimentación del molino, velocidad del molino, longitud de las barras y tamaño del producto.

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Los molinos de barras normalmente trabajan entre el 50% a 65% de la velocidad crítica, con el fin de que las barras formen una cascada en vez de una catarata lo cual tienden a trabar las barras. Normalmente la densidad de pulpa está entre 60% a 75% de sólidos en peso, requiriendo las alimentaciones más finas densidades de pulpa más bajas. La acción de molienda resulta de la línea de contacto de las barras sobre las partículas de la mena; la caída de las barras es principalmente una alineación paralela y además al dar vueltas, actúan más bien como una serie de rodillos de trituración. La alimentación gruesa tiende a desparramar las barras en el extremo de la alimentación produciendo así una formación de cuña o en forma de cono. Esto aumenta la tendencia a que la molienda tenga lugar preferentemente sobre las partículas más grandes, produciendo de este modo una cantidad mínima de material extremadamente fino. Esta molienda selectiva proporciona un producto de un margen de tamaño extremadamente estrecho, con pocas lamas. Por lo tanto, los molinos de barras son apropiados para preparar la alimentación de los concentradores por gravedad, ciertos procesos de flotación con problemas de lamas, separador magnético y molinos de bolas. Los molinos de barras casi siempre se operan en circuito abierto debido a esta reducción controlada de tamaño. Conviene tener presente las siguientes ventajas de costos cuando se compara la molienda en molinos de barras con otros: La acción de la molienda controla la distribución de tamaño del producto, por lo tanto, no es necesario el equipo de circuito cerrado. Se usa un medio de molienda de un costo relativamente bajo. Se obtiene una alta eficiencia de molienda puesto que hay menos espacio vacío en una carga de barras que con cualquier otro medio de molienda. Esto también da como resultado un bajo consumo de acero. Debido a su mayor masa, las barras en cascada ejercen un golpe más fuerte que una carga de bolas de acero y por consiguiente las partículas gruesas se quiebran más fácilmente.

Clasificación en función de la descarga y Aplicaciones: La clasificación de los molinos de barras, según el tipo de alimentación y descarga es la siguiente:

a) Molino de descarga por rebose

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Trabajo en circuito cerrado para producir tamaños comprendidos entre 0.3-0.8 mm.

Molino de descarga por rebose alimentado con tubo

b) Molino de descarga periférica extrema Se emplea en circuito abierto para producir tamaños máximos de 1-3 mm y en circuito cerrado para obtener tamaños máximos de 0.4-1 mm.

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c) Molino de descarga periférica central Se alimentan mediante tubos por los dos extremos y van a trabajar, generalmente en circuito abierto para obtener un tamaño máximo de 5-3 mm.

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Las aplicaciones de los molinos de barras se encuentran principalmente en la molienda de carbón y coque, fabricación de arena artificial para hormigón, molienda de clinker para cemento, sinterización de minerales de hierro, etc.

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La etapa final de conminución se realiza en molinos cilíndricos usando bolas de acero como medio de molienda y por esa razón se conoce como molinos de bolas, ya que las bolas tienen una mayor área superficial por unidad de peso que las barras y así son más aptas para molienda fina. El término molino de bolas se utiliza en aquellos que tienen una razón largo a diámetro de 1,5 a 1 o menor y no hay un criterio general para elegir una razón L/D (largo/diámetro) dada. Los molinos de bolas en que la relación de longitud a diámetro está entre 3 y 5, se conocen como molinos tubulares. Los molinos de bolas también se clasifican por la naturaleza de la descarga.

Pueden ser molinos de derrame simple, operados en circuito abierto o cerrado, o molinos de parrilla de descarga (descarga de nivel bajo). Este último tipo está acondicionado con parrillas de descarga entre el cuerpo cilíndrico del molino y el muñón de descarga. La pulpa fluye libremente a través de las aberturas de la parrilla y después es elevada hasta el nivel del muñón de descarga. Estos molinos tienen un nivel de pulpa más bajo que los

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molinos de derrame, reduciendo así el tiempo de permanencia de las partículas dentro del molino. Existe muy poca sobremolienda y el producto tiene una fracción grande de material grueso, la cual regresa al molino por algún tipo de mecanismo clasificador. La molienda en circuito cerrado, con altas cargas circulantes, produce un producto final estrechamente clasificado y una alta producción por unidad de volumen, si se compara con la molienda en circuito abierto. Los molinos con parrilla de descarga, generalmente toman una alimentación más gruesa que los molinos de derrame y no se requiere moler tan finamente; la razón principal es que con la formación de muchas bolas pequeñas, el área de aberturas de la parrilla se obstruye rápidamente. El molino de muñón de descarga es la más simple para operar y se usa la mayor parte de las aplicaciones del molino de bolas, especialmente para molienda fina y remolienda. Se dice que el consumo de energía es alrededor de 15% menor que el de un molino con parrilla de descarga del mismo tamaño, aunque la eficiencia de la molienda en los dos molinos es la misma. Tipos de molinos de bolas según su descarga

En la figura que se muestra se pueden apreciar distintos tipos de molino según su sistema de alimentación y descarga. Los molinos con descarga “overflow” o de sobrellenado se suelen utilizar para partículas resultantes menores a 106 [μm], los de descarga con diafragma para partícula s resultantes de entre 106 [μm] – 250 [μm] y por último los de

descarga central suelen utilizarse para tamaños mayores de partículas. Además es importante considerar que el tamaño del “trunnion” de descarga es mayor que el de alimentación con el fin de que la pulpa no se evacué por el “trunnion” de alimentación.

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Los molinos de bolas se clasifican por la potencia, más bien que por la capacidad;

los molinos de bolas más grandes comúnmente en operación tienen 5,5 metros de diámetro por 7,3 metros de longitud y son impulsados por motores de 4000 KW. La molienda se efectúa en los puntos de contacto de las bolas y las partículas de mena y en un tiempo dado, se puede alcanzar cualquier grado de finura. El proceso de molienda es completamente al azar, la posibilidad de que una partícula fina sea golpeada por una bola es la misma que la de una partícula gruesa. Por lo tanto, el producto de un molino de bolas en circuito abierto presenta una gran variedad en el tamaño de las partículas y la sobremolienda de cuando menos algo de la carga constituye un problema. La molienda en circuito cerrado en los molinos que proporcionan un bajo tiempo de residencia para las partículas, casi siempre se usa en las últimas etapas para vencer esta sobremolienda. Varios factores influyen sobre la eficiencia de la molienda en los molinos de bolas. La densidad de la pulpa de la alimentación debe ser tan alta como sea posible y compatible con la facilidad de fluir a través del molino. Es indispensable que las bolas estén cubiertas con una capa de mena; una pulpa demasiado diluida aumenta el contacto de metal a metal, produciendo un consumo de acero elevado y una eficiencia reducida de molienda. Los molinos de bolas deben trabajar entre 65 y 80% de sólidos por peso. La viscosidad de la pulpa aumenta con la finura de las partículas, por consiguiente los circuitos de molienda fina requieren menores densidades de pulpa.

Vista del interior del molino de bolas.

Sección transversal de un Molino de bolas

La eficiencia de molienda depende del área superficial del medio de molienda. Así, las bolas deben ser tan pequeñas como sea posible y su carga se gradúa de manera que las bolas grandes sean justo lo bastante pesadas para moler las partículas más grandes y más duras de alimentación. Una carga preparada consiste de

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una gran variedad de tamaños de bola en que las nuevas bolas que se agregan al molino generalmente tienen mayor tamaño del necesario. Las bolas finas dejan el molino con el producto de la mena y se extraen al pasar la descarga del molino sobre harneros. Se han propuesto varias fórmulas para la relación de tamaño de bola a tamaño de mena requerida pero ninguna es enteramente satisfactoria. Normalmente la molienda primaria requiere una carga de bola graduada de 10 cm hasta 5 cm de diámetro, mientras que la molienda secundaria generalmente requiere bolas de 5 a 2 cm de diámetro. Las bolas usadas son construidas de fundiciones o acero forjado, o de aleaciones especiales. Su característica más importante es su dureza ya que aumenta la capacidad del molino y disminuye el desgaste. Generalmente las bolas son esféricas, pero últimamente se han desarrollado medios moledores cilíndricos, cónicos u otras formas irregulares.

Algunos factores que inciden en el aprovechamiento de energía de un molino de bolas son: La carga de bolas: Varía entre un 40% a 50% del volumen interno del molino, alcanzando

u máximo en 50%, en una zona en que la eficiencia no varíe mucho con la carga. Velocidad de rotación: Se opera de modo de obtener un movimiento de catarata y así

aumentar la molienda, por impacto 80%, astillamiento 10% y abrasión 10%. Se trabaja normalmente en un 77% de la velocidad crítica. Porcentaje de sólido: Se recomienda trabajar con densidad de pulpa tan alta como sea

posible, pero obteniendo una viscosidad adecuada; si es muy alta puede actuar como amortiguador de los impactos. Si es muy baja, disminuye la probabilidad de contacto del mineral con las bolas y así hay mayor consumo de metal, se opera normalmente entre 70 75 % de sólidos, lo que da un mejor aprovechamiento de la energía. Las bolas se cargan inicialmente de modo de simular la distribución de bolas de equilibrio. Como la molienda depende del área superficial del medio de molienda, las bolas grandes se agregan sólo para moler las partículas mayores y más duras en la alimentación. En un determinado instante existe un amplio rango de bolas (collares) y en operación continua sólo se agregan las bolas del tamaño mayor requerido. Las bolas más pequeñas dejan el molino con el producto y quedan retenidas en parrillas o harneros colocados en la descarga. La alimentación de mineral a los molinos puede ser en seco o con agua, dependiendo del proceso subsiguiente y de la naturaleza del producto a obtener. La molienda en seco es necesaria cuando se desea evitar que ocurran cambios físicos o químicos mediante el agregado de agua. Esta ocasiona un menor consumo de corazas y reduce la molienda media, con lo cual existirá una alta proporción de finos en el producto.

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La molienda húmeda se usa generalmente en las operaciones del procesamiento de minerales a causa de un menor costo. Las ventajas de la molienda húmeda son:   

 

Alta capacidad por unidad de volumen del molino. Más bajo consumo de potencia del molino por tonelada de producto. Permite el uso del cribado húmedo o clasificación para el control total del producto. Elimina el problema de la contaminación por polvos. Hace posible la utilización de métodos simples para la manipulación y transporte, tales como bombas, cañerías y canales.

Los circuitos de molienda son utilizados para reducir el tamaño de las partículas de la mena, hasta el tamaño necesario para su beneficio. Estos circuitos consisten en uno o más equipos que muelen los sólidos productos del chancado. Generalmente se incluyen en estos circuitos los molinos, equipos de clasificación, y los equipos de manipulación de materiales, como por ejemplo bombas, hidrociclón, tuberías y correas transportadoras. Existe una serie de diferentes tipos de equipos principales que pueden utilizarse, en un circuito de molienda - clasificación. Los molinos de barras y de bolas son los más comúnmente usados. Sin embargo; existe una creciente tendencia de utilizar molinos semiautógenos, en molienda primaria o como único medio de molienda, evitando así la etapa de chancado secundario y terciario. El tipo de molino para una molienda particular y el circuito en el cual se usará se deben considerar simultáneamente. Los circuitos se dividen en dos amplias clasificaciones: Abierto y cerrado.

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a)

Circuito abierto

Los circuitos abiertos consisten en instalaciones en las cuales se tiene uno o dos molinos con o sin clasificación por tamaño en ninguna de sus secciones, pero sin recirculación (carga circulante) del material molido. La alimentación al circuito, compuesta por el mineral y agua (pulpa), pasa por el interior del molino a una velocidad calculada para producir el producto correcto, en un paso, y pasar a otra etapa del proceso. Este tipo de circuito rara vez se usa en las aplicaciones del procesamiento de minerales, ya que no hay control sobre la distribución del tamaño en el producto. La velocidad de alimentación debe ser bastante baja para asegurar que cada partícula permanezca el tiempo necesario en el molino, y así obtener un tamaño óptimo del producto. Como resultado, muchas partículas en el producto están sobremolidas, lo cual se traduce en un consumo de energía innecesaria, dificultando su posterior tratamiento. Las principales ventajas de los circuitos abiertos sin clasificación son los requerimientos

mínimos de equipos que tiene; y las altas densidades de pulpa que entregan. Por esta última razón, estos circuitos deben ser forzosamente ocupados, en casos como el mineral de Uranio, y algunos minerales de oro y plata, que son tratados posteriormente a altas densidades.

Otras características de estos circuitos son:

La razón de reducción es pequeña. El material se reduce a un tamaño similar a la arena. La distribución granulométrica del producto final no es crítica ya que el bajo tamaño y el sobretamaño tienen un margen de tolerancia.

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b)

Circuitos cerrados

Son los circuitos más comunes en el procesamiento de minerales. La molienda en la industria minera casi siempre se presenta en circuito cerrado. Estos circuitos consisten en uno o más molinos y clasificadores mediante los cuales se entrega en forma eficiente el producto que se desea. En este caso se puede controlar el tamaño máximo del producto y minimizar la sobremolienda. El material que descarga del molino, se separa en fracciones gruesas y finas en el clasificador. El bajo tamaño o fino es el producto final y va a la etapa siguiente del proceso, en tanto que el material grueso o sobretamaño retorna al molino. El tamaño de separación es controlado por medio del clasificador.

Circuito cerrado directo de molienda.

El material que regresa al molino por el clasificador se conoce como carga circulante y su peso se expresa como un porcentaje del peso de la nueva alimentación. Mientras más grande la carga circulante dentro de los límites fijados, tanto más grande será la capacidad útil del molino. El incremento es más rápido en el primer 100% de carga circulante, continuando hasta un límite, que depende del circuito, antes de que ocurra el ahogamiento del molino. La carga circulante óptima para un circuito particular depende de la capacidad del clasificador y del costo de transportar la carga hasta el molino. Generalmente la carga circulante está entre 100 - 350%.

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La molienda en circuito cerrado reduce el tiempo de residencia de las partículas en cada paso y disminuye así la proporción de los tamaños terminados dentro del molino, comparada con la molienda en circuito abierto. Esto disminuye la sobremolienda y aumenta la energía disponible para la molienda útil mientras esté presente un suministro amplio de material sin terminar. En muchas plantas de beneficio, se obtiene un producto relativamente grueso en la molienda primaria, con el objeto de evitar la sobremolienda para rebajar los costos y minimiza la producción de finos que frecuentemente interfieren en los procesos con que se recupera el mineral. La remolienda es también usada frecuentemente para obtener la liberación final de la especie útil, y obtener así un concentrado final más comercial.

c)

Circuitos cerrados de una etapa

Estos circuitos se utilizan en molienda primaria y para remolienda. Los circuitos de una etapa pueden estar compuestos por molinos de barras o de bolas. Son utilizados más frecuentemente, cuando tenemos como alimentación a molienda un producto relativamente fino, de una etapa de chancado terciario. En general estos circuitos usan un número mínimo de componentes y equipos, con lo cual son de Lay-out y configuración simple, sacrificando algunas veces la flexibilidad de ellos.

d)

Circuitos cerrados de multietapas

Estos consisten en uno o más molinos con una o más etapas de clasificación. La característica principal de estos, es que tienen un alto grado de libertad, para seleccionar el punto de funcionamiento, dependiendo de la aplicación específica. Además, todos estos circuitos tienen mayos eficiencia debido a que la conminución del material se realiza en varias etapas. El circuito cerrado en multietapas cerrado más común, es el que utiliza un molino de barras como primario y un molino de bolas como secundario. Este es el circuito básico de molienda de las plantas que tratan mineral proveniente de una planta de chancado de dos o tres etapas. Debido a que con muchos minerales se ha verificado que la potencia requerida parta moler en molino de bolas es cerca del doble que la requerida por la etapa por la etapa del molino de barras, se acostumbra a utilizar un molino de barras con dos molinos de bolas.

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En general, las variables del proceso de molienda pueden clasificarse en variables de diseño y variables operacionales:

a) Variables de diseño El diseño de circuitos de molienda debe considerar una serie de variables tales como: 

Velocidad crítica ( Nc ) del molino

Se había definido anteriormente la velocidad crítica como la velocidad a la cual las fuerzas centrífugas actúan sobre la carga de un molino, obligándola a adherirse a las corazas internas, con la consiguiente pérdida de eficiencia. En esta condición se impiden los efectos de cataratas y cascadas de los medios moledores, que son los efectos de los que depende la molienda.



Volumen de la carga

El volumen de la carga en un molino de bolas se expresa como el porcentaje del volumen entre las corazas que es llenado con bolas y mineral. Cuando el molino está detenido, el volumen de carga puede obtenerse en forma rápida, midiendo el diámetro interno entre corazas y la distancia desde la parte superior del molino y la carga.



Potencia versus carga en el molino

La máxima potencia se consume en el caso de que la carga ocupe aproximadamente el 50 % del volumen.



Tamaño del molino

El tamaño del molino se determinará sólo en base a la potencia requerida para moler. La estimación del tamaño puede realizarse en base a fórmulas empíricas. 6 2 a n i g á P


b) Variables operacionales Por otra parte, las variables de operación más relevantes del proceso de molienda son las siguientes:



Porcentaje de sólido en el molino

El porcentaje de sólido de la pulpa en el interior del molino, se regula normalmente con condiciones de agua, en general se desea obtener una pulpa, que no sea ni tan diluida, como para que las partículas no se adhieran a las bolas, ni tan espesas de modo que la alta viscosidad impida el choque de las bolas entre sí y con la carga.



Tamaño de bolas

La composición de la carga de medios de molienda, es la variable más importante del circuito; asimismo, el tamaño, densidad, forma, dureza, tenacidad y cantidad de medios de molienda, tienen marcados efectos sobre la misma. La forma de los medios de molienda es importante por dos razones; primero, puede ayudar a manipular la carga y a la vez le da máxima movilidad y segundo, su área superficial es muy importante para la producción de tamaños finos.



Carga circulante y eficiencia de clasificación

A menudo, al operar un circuito de molienda, con una eficiencia de clasificación baja, se traduce en aumentar la cantidad de finos que salen por la descarga del hidrociclón (underflow) y que deben en realidad salir por el rebose del hidrociclón (overflow), constituyendo lo que se denomina como cortocircuito de finos, lo anterior lleva consigo un aumento en la carga que retorna al molino, por consiguiente un aumento de la carga circulante. En general, si se mejora la eficiencia de clasificación, disminuirá el corto circuito de finos y podrá por ende, disminuir la carga circulante y aumentar la alimentación fresca al molino, con el consiguiente aumento de capacidad, que es del mayor interés.

Alimentación y descarga en molinos continuos La alimentación a los molinos depende del tipo de circuito (abierto o cerrado) y el tipo de molienda (seca o húmeda). Para introducir la alimentación al molino se utilizan los dispositivos siguientes: alimentador de tubo, de tambor y de cucharón.

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Alimentación al molino. 

Para Molienda seca.

Está constituido por un chute que descarga el material a través de un tubo que penetra directamente en el muñón de alimentación. El alimentador de muñón también se utiliza para manipular material seco, y se combina con el de cucharón cuando la alimentación suministrada al molino está constituida por una fracción que ingresa seca y otra en forma de pulpa. 

Para molienda húmeda.

La alimentación se realiza a través de un chute soportado en forma independiente del molino; se usa normalmente en barras en circuito abierto o bolas en circuito cerrado con hidrociclón. Los alimentadores de tambor se usan cuando la altura del edificio está limitada. La alimentación entra al tambor por un chute y un espiral interno lleva la carga al interior. Además es posible alimentar, sin ningún inconvenientemente las bolas al molino. En el molino rotatorio de trabajo continuo la alimentación se realiza a través de uno o de los dos muñones, huecos en este caso, dependiendo del tipo de descarga para el cual esté diseñado. Si la descarga es periférica central la alimentación se practica por ambos muñones; pero si la descarga es periférica y por un extremo solo se alimenta por el muñón opuesto al extremo de descarga. Cuando la descarga se efectúa por rebalse central, un muñón permite el paso de la alimentación y el otro al paso del producto La descarga por rebalse central tiene dos modalidades; una por rebalse central libre llamada también por overflow y otra por rebalse central por parrilla. En este último caso se intercala, en posición inmediata a la tapa del extremo de descarga, una placa ranurada que permite el paso de partículas de un tamaño máximo predeterminado. Para facilidad de instalación la placa está constituida por sectores circulares que se ensamblan y apernan unos a otros dentro del molino y en la posición requerida.

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En este proceso de conminución llamado molienda, es donde se produce el más alto gasto energético, sumado a esto el alto costo de sus equipos, lo convierten en unos de los procesos en donde más se concentra la atención, si bien es cierto la Molienda Convencional cumple con su propósito de separar las partículas de especies minerales de las de ganga, requiere para esto más procesos que los de otros tipos de molienda, como la molienda SAG. La constante búsqueda tecnológica por suplir dicha problemática energética, ha llevado a cambios tanto en el tamaño de los equipos como en sus materiales, incluso a la creación de nuevos sistemas de molienda. La Molienda Convencional, conformada por molinos de barras y de bolas, se ha ido perdiendo, debido a la versatilidad del molino de bola a la hora de obtener una finura del mineral, por lo que actualmente en las plantas más modernas solo se tienen molinos de bolas y Semiautógenos.

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molienda

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