UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES
CONCENTRACIÓN DE MINERALES I, MET – 2260 “A”
AVANCES TECNOLOGICOS TECNOLOGICOS EN EL CAMPO DE MOLIENDA MOLIENDA EN LOS ULTIMOS AÑOS 2010 – 2016
QUISPE MAMANI ALEX FERNANDO RIOS DURAN GRESIA
NOVIEMBRE, 2016
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AVANCES TECNOLOGICOS EN EL CAMPO DE MOLIENDA EN LOS ULTIMOS AÑOS 2010 – 2016 RESUMEN En el presente trabajo de investigación con el propósito de mostrar los avances tecnológicos en el campo de molienda se explicaron las características, funcionamiento y mejoras de dos molinos recientes, el molino de suspensión a alta presión y micro molino de polvo de 3 anillos, así mismo se detalla el uso de dichos molinos; se explicaron algunos avances que favorecen al ahorro y aprovechamiento energético, tales como la aplicación de radiaciones electromagnéticas en el pretratamiento del material entrante al molino, el diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos con el fin de evitar problemas de los levantadores tales como el efecto alberca y el reflujo, además también se logró explicar las maneras de aprovechamiento energético mediante la mejora de un circuito IsaMill a partir del implemento de molinos y para perfeccionar los circuitos de molienda se explicó los beneficios de softwares computacionales en dichos circuitos.
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AVANCES TECNOLOGICOS EN EL CAMPO DE MOLIENDA EN LOS ULTIMOS AÑOS 2010 – 2016 Resumen Índice. AVANCES TECNOLOGICOS EN EL CAMPO DE MOLIENDA EN LOS ULTIMOS AÑOS 2010 – 2016 1. INTRODUCCIÓN. 2. OBJETIVOS. 2.1. Objetivos Generales. 2.2. Objetivos específicos. 3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 3.1. Avances tecnológicos en el campo de molienda. 3.1.1. Efecto de la radiación electromagnética en la cinética de molienda de un mineral. 3.1.1.1. Relación energía – tamaño de partícula. 3.1.2. Diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos. 3.1.2.1. Modelos VOF y K-E. 3.1.2.2. Simulación de molino SAG 3.1.2.3. Geometría 3.1.2.4. Discretizado 3.1.2.5. Condiciones frontera 3.1.3. Softwares para Plantas de Molienda. (Latinomineria, 1 de julio del 2015) 3.1.3.1. Innovaciones para molienda. 3.1.3.2. CARACATERISTICAS 3.1.3.3. Algunos softwares 3.1.3.4. VENTAJAS 3.1.3.5. DESVENTAJAS 3.1.3.6. Simulación de mantenciones: 3.2. Nuevos equipos de molienda. 3.2.1. Molino de suspensión de alta presión (18/04/2013). 3.2.2. Micro molino de polvo de 3 anillos. (15/06/2012) 3.3. CIRCUITOS NUEVOS DE MOLIENDA. 3.3.1. Mejoras del circuito IsaMill (Agosto, 2015) 3.3.1.1. Sobre el circuito. 3.3.1.2. Molino/ IsaMills 3.3.1.3. Obras de superficie 3.3.1.4. Recuperaciones (13 de mayo de 2014) 4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN. 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 5.1. Conclusiones generales 5.2. Conclusiones específicas. 5.2.1. Efecto de la radiación electromagnética en la cinética de molienda de un mineral. (26-09-2016). 5.2.2. Diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos. 5.2.3. Nuevos equipos de molienda. 5.2.4. Softwares para Plantas de Molienda 5.2.5. Mejoras del circuito IsaMill a través de molienda. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Apendice
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4 4 4 4 4 4 4 5 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 12 13 13 15 17 17 17 17 18 18 21 22 22 22 22 23 23 23 23 23 iii
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AVANCES TECNOLOGICOS EN EL CAMPO DE MOLIENDA EN LOS ULTIMOS AÑOS 2010 – 2016 1. INTRODUCCIÓN. Dentro de la Industria Minera, el procesamiento de las menas minerales es cada vez más complejo; por un lado las leyes son cada vez más bajas y por el otro, el tamaño de liberación de los metales valiosos de los no valiosos se logra a tamaños cada vez más finos; lo que implica grandes operaciones de trituración y molienda que consumen una gran cantidad de energía, llegando a representar hasta más de un 60%, del consumo total de energía eléctrica en todo el proceso de beneficio, por lo que este hecho exige nuevas soluciones en la tecnología y en las fuentes energéticas empleadas.
2. OBJETIVOS. 2.1. Objetivos Generales.
Mostrar los avances científicos y tecnológicos realizados en los últimos 6 años en el área de molienda en general.
2.2. Objetivos específicos.
Explicar el principio de funcionamiento, características y mejoras de los equipos de molienda desarrollados en estos últimos 6 años. Explicar ciertos avances tecnológicos en el campo de molienda que permitan una mejor eficiencia en esta etapa de la conminución. Explicar las posibles soluciones planteadas para disminuir el requerimiento energético de los molinos.
3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 3.1. Avances tecnológicos en el campo de molienda. 3.1.1. Efecto de la radiación electromagnética en la cinética de molienda de un mineral. (26-09-2016). Actualmente las industrias de transformación, en nuestro caso la Minera Metalúrgica; se enfrentan a una creciente competencia mundial, con normas ambientales más estrictas, gastos generales más altos y reducción de los márgenes de beneficio. Así mismo, están abordando estos problemas de diversas maneras, y sus procesos se están acercando a rendimientos pico del producto. Dicho de otra manera, el futuro de estas industrias de procesamiento convencional, dependerá de que logren la más alta eficiencia en sus procesos. Este es el momento, en el que los procesos basados en la energía no convencional (microondas y/o radiación ionizante – Rayos γ y/o Rayos X), obtendrán consideración favorable, para lo cual se debe contar con el diseño de aplicadores eficientes y dispositivos de control. Una posible solución a los problemas expuestos en la parte introductoria es utilizar la energía electromagnética, como un pretratamiento para lograr una mayor eficiencia del uso de la energía eléctrica en la etapa de la conminución, específicamente en la molienda.
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Las radiaciones pueden ser usadas dependiendo de sus propiedades de longitud de onda y frecuencia, un claro ejemplo de ello, son las microondas, que representan otra fuente alternativa de calentamiento, en la extracción de los metales, pero su mecanismo de acción es más complejo, ya que los procesos de calentamiento dependen de la interacción de los campos eléctrico y magnético de la radiación microondas con las propiedades químicas y físicas del material. Cuando campos externos son aplicados a moléculas y átomos, las cargas de enlace cambian ligeramente en relación una con otra, creando dipolos eléctricos. El desplazamiento de corto alcance de las cargas resulta en un fenómeno de polarización, además, dado que los campos electromagnéticos en las microondas cambian de dirección rápidamente, todas las moléculas polares y las que poseen dipolos inducidos se alinean a estos campos y oscilan a la misma velocidad, dando como resultado la generación de calor por la fricción intermolecular. El calentamiento por microondas de los minerales ofrece un mecanismo para inducir fracturas alrededor de los límites de la partícula y dentro de las mismas debido a las diferentes tasas de disipación del calor y las diferencias en el coeficiente de expansión térmica entre los minerales que conforman la mena mineral. Como consecuencia, esto tiene el potencial de reducir la energía requerida en la etapa de molienda y para mejorar la liberación de minerales valiosos. Por el otro lado, los rayos X y rayos γ (fotones de alta energía) pueden interactuar con los sólidos para producir desplazamientos atómicos, excitaciones electrónicas, o ambos. Desplazamientos atómicos, resultado de la dispersión elástica de una partícula energética por un núcleo atómico, de modo que la energía cinética transferida al núcleo en la colisión es suficiente para romper el enlace químico de los átomos vecinos. La energía asociada con los rayos, es suficiente para romper los enlaces moleculares e ionizar átomos, pero no lo suficiente para afectar la estructura del núcleo atómico. Por lo tanto, los Rayos ϒ pueden modificar las propiedades físicas y químicas del producto o material irradiado; sin embargo, el producto irradiado no se convierte en radiactivo. Este tipo de radiación se conoce como radiación ionizante, la cual incluye a los rayos γ, electrones de alta energía (> 80 keV) y
los rayos X, generados a partir de electrones de alta energía (5 - 10 MeV). El principal efecto de la radiación sobre los metales y aleaciones, es la creación de vacancias en la celosía atómica (estructura reticular atómica), además, la presencia de átomos intersticiales en un cristal perfecto, lo que se traduce en una dilatación global que disminuye la densidad del material. 3.1.1.1. Relación energía – tamaño de partícula. Cuando se desea diseñar, optimizar o proyectar un proceso de concentración de minerales, siempre es necesario analizar todas las variables económicas y de operación que inciden en el mismo; siendo dentro de estas el consumo de energía eléctrica uno de los principales costos de operación, que puede representar hasta el 70% o más en la etapa de conminución, la cual abarca las etapas de trituración y la molienda; este hecho nos demanda revisar las teorías que existen sobre la relación: reducción de tamaño de partículas - energía que se utiliza para este fin, recordando que el proceso de conminución o reducción de tamaño se emplea en el Procesamiento de Minerales para la liberación de los minerales valiosos que se desean concentrar o separar de las impurezas o material sin valor económico. La figura 1, muestra el consumo de energía específica para generar un tamaño determinado de partícula,
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por ejemplo esta relación en forma aproximada señala cuantos kWh/t, se necesitan para la generación de un tamaño de partícula de 50 µm.
Figura 1. Consumo de energía específica en relación al tamaño de partícula (Kelly, 1982) Se efectuaron pruebas experimentales cuyo objetivo consistió en determinar el efecto del pretratamiento con radiación electromagnética, en la molienda para minerales tipo sulfuro y determinar técnicamente un uso más eficiente de la energía utilizada en la etapa de molienda; a través de la caracterización mineralógica, cálculo de la resistencia a la fractura por medio del Índice de Trabajo (Wi – kWh/t) y realización de pruebas de molienda a diferentes tiempos (Cinética de Molienda). La muestra que se utilizó en el desarrollo del presente estudio, corresponde a una muestra tipo sulfurosa procedente de Zacatecas; con Cobre como principal elemento valioso. La muestra a estudiar, se obtuvo a partir de un lote de mineral a tamaño de - 3” de aproximadamente 80 - 100 kg, posteriormente se preparó a través de diferentes pasos de reducción de tamaño en combinación con etapas de muestreo, para obtener el tamaño de muestra y de partícula necesario para realizar los diferentes estudios analíticos y pruebas experimentales. De acuerdo a la interpretación de los resultados obtenidos de la experimentación se puede afirmar que la disminución generalizada de los picos característicos de las fases minerales presentes en las muestras objeto del estudio, en los patrones de difracción correspondientes, puede ser debido al desplazamiento de los átomos desde su posición media en una estructura cristalina. El desplazamiento puede ser el resultado de vibraciones atómicas dependientes de la temperatura o del desorden estático en una red cristalina. Al observar la distribución de tamaño generados en las pruebas de molienda a diferentes tiempos, se confirma que hubo un impacto en la resistencia de los minerales a ser molidos, al haber una tendencia a lograr una granulometría más fina a todos los tiempos probados para la muestra irradiada.
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En resumen se investigó el efecto en la cinética de molienda de un mineral cuando se pre trata con radiación electromagnética ionizante. Esta radiación, poseía fotones de 15 MeV (en el experimento realizado en México), producidos por un LINAC para radioterapia. Los resultados obtenidos, para la muestra irradiada respecto de la no irradiada, indican que hubo cambios en la estructura de los minerales que componen la muestra bajo estudio. Los cambios se observaron a través de Microscopía electrónica de barrido (MEB) y Difracción de rayos x (DRX), en combinación con el refinamiento de los perfiles de difracción por el método RIETVELD utilizando el software Maud Program. La cinética de molienda muestra una distribución constante del tamaño pasante ligeramente mayor para los tiempos utilizados para la muestra irradiada. Se logró una reducción del 11.2 % del índice de trabajo de Bond (Wi), al pasar de 10.91 a 9.69 kW h/t, para la muestra irradiada. Dicho parámetro representa la resistencia a la fractura de un mineral. Los resultados obtenidos indican una mayor eficiencia de la energía aplicada a la molienda de la muestra irradiada respecto a la no irradiada.
3.1.2. Diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos. Los molinos SAG están siendo caso de estudio por su eficiencia en el procesamiento de minerales, uno de sus principales inconvenientes es el efecto alberca de pulpa. El efecto alberca de pulpa ocurre por una deficiencia en la capacidad de los levantadores de pulpa, para sacar pulpa de la cámara de molienda. Dentro de la cámara de molienda se empieza a formar una alberca en la parte superior de la carga si ésta se eleva en la zona de impacto, se disminuyen los impactos de ruptura y causa una rápida sobrecarga del molino. Otro inconveniente causado por un diseño ineficiente de los levantadores de pulpa, es el regreso del flujo de la pulpa (reflujo), cuando la recamara del levantador de pulpa se encuentra cargada y esta pasa por encima de la superficie libre de carga de la cámara de molienda, fluye de regreso a la recamara de molienda. Este fenómeno reduce la eficiencia de molienda, provocando un mayor impacto ecológico. S. Latchireddi y S. Morrell, reportan que la ineficiencia se debe al reflujo a la cámara de molienda, debido a que la pulpa desde que se llena el levantador, está en contacto con el slot y éste a su vez con la pulpa en el interior del molino, hasta que se descarga en el muñón. 3.1.2.1. Modelos VOF y K-E. Para la descripción de la superficie entre dos fluidos, se utiliza el modelo Volume of fluid (VOF). En la descripción del comportamiento turbulento viscoso de la pulpa se usa el modelo k-s. El modelo k-s es un modelo de dos ecuaciones, modelo de transporte. La solución de las ecuaciones de transporte, separadas, permite que la energía cinética turbulenta (k) y la tasa de disipación cinética turbulenta, puedan ser determinadas de manera independiente. La trayectoria de la pulpa dentro del molino se representa en la figura 2.
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Los modelos VOF y K-E, son utilizados en el paquete ANSYS Fluent para la dinámica computacional de fluidos (CFD). Investigaciones hechas por N. S. Weerasekara y M. S. Powell, validan el uso de la técnica CFD, para la predicción de agua como pulpa, en un molino de laboratorio. 3.1.2.2. Simulación de molino SAG En base a lo descrito anteriormente, se busca diseñar los levantadores de pulpa de un molino SAG para reducir el efecto alberca de pulpa y el reflujo, aumentando la eficiencia del molino. Las simulaciones aquí descritas se realizaron con ANSYS 14.5, FLUENT en una WORKSTATION Dell, modelo Precision T7600, procesador: Intel® Xeon ® CPU ES-2620 @ 2.00GHz. 16GB de memoria ram, sistema operativo basado en 64bits, Windows 7 profesional. 3.1.2.3. Geometría Se presentan dos modelos de molinos SAG, el modelo A (figura 3), está compuesto de 52 lainas, 26 levantadores, cada levantador esta comunicado con la cámara de molienda con 12 slot's como se muestra en la figura 4.1. Cada levantador de pulpa consta de una salida.
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El modelo 2, está compuesto de 52 lainas, 26 levantadores, cada levantador esta comunicado con la cámara de molienda con 5 slot's como se muestra en la figura 4.2. 3.1.2.4. Discretizado Las propiedades de los discretizados utilizados para cada modelo se muestran en la tabla 1. En ambos modelos se utilizó tetraedrones, como se muestra en la figura 5.1 el modelo A y en la figura 5.2 el modelo B.
3.1.2.5. Condiciones frontera En ambos modelos, los fluidos utilizados fueron a gua y aire, usando las propiedades de la base de datos de Fluent, la simulación se estableció con giro en sentido de las manecillas del reloj, con las condiciones mostradas en la tabla 2.
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3.1.3. Softwares para Plantas de Molienda. (Latinomineria, 1 de julio del 2015) 3.1.3.1. Innovaciones para molienda. Al hablar de estos softwares bajo el enfoque ‘mecanicista’ de la molienda, se pueden obtener resultados sorprendentes en términos de optimización de diseños de revestimientos. Por ejemplo, al acoplar simulaciones DEM y FEM se logra una poderosa aproximación de la respuesta mecánica de los revestimientos con el fin de minimizar el riesgo de quiebre. Además, este tipo de análisis ha permitido conocer el efecto que tiene el cambio de tamaño de las bolas de molienda sobre los revestimientos y sobre el proceso de molienda en general.
Método de Elementos Discretos (DEM): Se utiliza DEM para describir el comportamiento de la carga al interior del molino, como por ejemplo describir la trayectoria de las partículas; conocer la energía de colisión entre el mineral y los medios de molienda; calcular el espectro de energía involucrado en el proceso de reducción de tamaño, entre otros. Método de Elementos Finitos (FEM): Por su parte, FEM tiene aplicaciones en el cálculo del estrés y deformaciones de los revestimientos y de la estructura de los equipos, entre otros.
El seguimiento de un caso industrial de un molino SAG de 38 pulgadas de una minera de cobre chilena fue presentado por ME Elemental en el último Congreso Internacional de Procesamiento de Minerales (IMPC por sus siglas en inglés) realizado en Santiago. Dicho caso mostró que se pueden obtener resultados concretos al instalar revestimientos con diseño optimizado a partir del acoplamiento de herramientas DEM y FEM: incremento de la producción diaria de 6%-12%; reducción de casi 50% en el tiempo destinado al cambio de
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revestimientos; eliminación completa de los tiempos de detención debido a mantenciones no planificadas originadas por quiebre de revestimientos.
3.1.3.2. CARACATERISTICAS Tabla Nº3 Personalización Simulación de Planta Completa Balance de Masas y Calibración de Modelos
Habilidades de Simulación
Resultados
Personalizable para su planta Simulación de Molienda y Flotación en el mismo software - Muestreo de Planta y guía de recolección de datos - Conversión de datos de laboratorio a formato de tamaño - Herramienta de Balance de Masas - Calibración de modelos de los equipos - Simular nuevas condiciones de alimentación - Simular diferentes variables de operación - Ingreso de cualquier resultado de laboratorio de propiedades del mineral - Modelos de molienda fina - Destacado automático de áreas problemáticas e ineficiencias de la planta. Consejos para elegir equipos y configuración óptima, adaptarse a cambios del mineral de la alimentación, lograr un producto final deseado, evitar errores, identificar áreas donde ahorrar dinero Informes acerca de las propiedades de la pulpa y las salidas de los equipos. Incluye gráficos interactivos y tablas. Exportable a PDF y Excel
3.1.3.3. Algunos softwares: MetSMART™ es un software de simulación de gran alcance desarrollado por Minerality que
de forma rápida y precisa simula el comportamiento de cualquier yacimiento con plantas de procesamiento de molienda y flotación. A diferencia de cualquier otro software de simulación de molienda y flotación, MetSMART ™ permite a los usuarios, de forma fácil, dibujar, realizar balance de masas y simular los efectos de cambios en las variables de su planta. La simulación de los efectos de los cambios en las variables, con MetSMART™ es rápida y fácil. MetSMART™ diagnostic a activamente las ineficiencias y advierte a los usuarios si es probable que se produzcan problemas destacando los posibles puntos conflictivos. Proporciona consejos y sugerencias sobre cambios en las variables con el fin de resolver los problemas. Los usuarios pueden realizar cálculos complejos con el clic de un botón. MetSMART™ ofrece una guía muy útil para la toma de decisiones para el procesamiento. MetSMART™ se puede adquirir como un paquete estándar, o de forma personalizada de
acuerdo a las necesidades exactas de su planta.
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3.1.3.4. VENTAJAS OPTIMIZACION DE PLANTAS DE MOLIENDA Buscan automáticamente las ineficiencias en sus resultados y señala los problemas de inmediato. Predice el comportamiento de la planta para el procesamiento de las futuras secciones del yacimiento. Puede simular el efecto de cambios en las características de la alimentación del mineral y obtener consejos sobre la adaptación de las variables de la planta para optimizar el rendimiento.
3.1.3.5. DESVENTAJAS
Definir los equipamiento de proveedores específicos Evite errores en las decisiones de simulación ingresando ajustes operacionales discretos Testee automáticamente si los límites de los equipos van a ser excedidos
3.1.3.6. Simulación de mantenciones: ME Elemental ha desarrollado el servicio ‘S3’, que significa Search, Study and Simulation
(Búsqueda, Estudio y Simulación) y es una herramienta que sirve par a identificar oportunidades de mejora de los tiempos de mantención de equipos mineros estratégicos, tales como molinos y chancadores. S3 busca y estudia las diferentes actividades y tiempos involucrados en la mantención de dichos equipos. Luego, mediante el uso de software especializado, simula diferentes escenarios para determinar cuál de ellos es el óptimo para cada operación específica. Los principales entregables del servicio S3 son:
Identificación y registro de micro y macro tiempos de las actividades relacionadas a la mantención.
Registro audiovisual de las actividades involucradas en la mantención para detectar oportunidades de mejora en sus procedimientos y aspectos de seguridad.
Análisis de datos y elaboración de reportes en terreno.
Elaboración del modelo de simulación de la mantención.
Identificación, validación y la calibración de los diferentes escenarios alternativos simulados.
Evaluación económica de los mejores escenarios mediante herramientas de modelación.
Se ha demostrado ser un servicio efectivo para identificar el escenario óptimo para l a mantención de un molino SAG en una gran empresa minera de Chile, logrando identificar tres escenarios alternativos para reducir el tiempo dedicado al cambio de revestimientos. Gracias a este hallazgo, la compañía minera puede tener una mayor disponibilidad del molino de entre 4 horas y 39 minutos hasta 7 horas y 59 minutos. El mayor tiempo disponible del molino se
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traduce en más horas disponibles para procesar mineral, generándose así mayores ingresos para la compañía minera.
3.2. Nuevos equipos de molienda. 3.2.1. Molino de suspensión de alta presión (18/04/2013). La máquina se aplica principalmente para el procesamiento de polvo de productos minerales en las industrias de metalurgia, materiales de construcción, productos químicos y minería, etc Puede producir polvo de diversos materiales, como de minerales no inflamables y no explosivos con dureza por debajo de 9,3 en la escala de Mohs y una humedad menor al 6%, como el cuarzo, el feldespato, la calcita, el talco, la barita, la fluorita, la ceniza, el clinker de cemento, el carbón activado, la dolomita, el granito, el carbón blando, el carbón coquizable, el lignito, la magnesia, etc.
FIG.6 Molino de suspensión de alta presión. a) Características. En comparación con el molino común 5R4119 Raymond en las mismas condiciones de potencia, la producción de la máquina se incrementa en un 10%. Bajo el rendimiento de los resortes de alta presión, los rodillos que molían la presión en materias primas se pueden levantar por 1500kgf. Todos los materiales minerales con una dureza de Mohs inferior a 9,3 pueden ser triturados. El tamaño de polvo acabado varía desde el diámetro de partícula máximo de 0,613 mm (30 mallas) hasta el diámetro más fino de 0,033 mm (425 mallas). Algunos materiales pueden llegar a 0,013 mm (malla 1000). Su efecto de eliminación de polvo cumple exactamente con el estándar nacional de descarga de polvo. El clasificador es fácil de ajustar. El dispositivo de pulido adopta un sellado multigrado de la superposición con buen funcionamiento del lacre.
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b) Principio de funcionamiento.
Todo el proceso de operación del molino (el proceso de trituración de la materia prima) se ilustra de la siguiente manera: el material aglomerado es machacado en primer lugar por la trituradora de mandíbulas en el tamaño de partícula requerido; A continuación, el material triturado se transfiere a una tolva por el elevador y se alimenta uniformemente, cuantitativa y continuamente por el alimentador de vibraciones dentro de la cámara de molienda del bastidor principal para pulverizar. Las partículas pulverizadas son elevadas por la corriente de aire del ventilador al clasificador para su clasificación. Las partículas con la finura requerida son llevadas por la corriente de aire a través de las tuberías a un colector ciclónico para separación y recogida y finalmente las partículas acabadas son descargadas desde una salida de tubería. La corriente de aire se inhala en el soplador a través de la tubería de retorno en la parte superior del colector del ciclón. La corriente de aire de todo el sistema está en una circulación sellada bajo la condición de la presión positiva y negativa. Debido a la humedad contenida en el material a pulverizar en una cámara de molienda, el calor resultante de la molienda conduce al aire vaporizado que cambia el volumen de flujo de aire. Además, el aire exterior inhalado desde los estrechos espacios de las conexiones de tubería puede aumentar el volumen de corriente de aire. Por lo tanto, es necesario ajustar el tubo de aire redundante entre el ventilador y la unidad principal para mantener el equilibrio de la corriente de aire. El aire redundante es entonces guiado en una bolsa de tela de un limpiador de polvo para recoger el polvo fino en el aire. Y el aire redundante es descargado después de la purificación. La unidad principal se ejecuta con un eje central que es impulsado por una transmisión del dispositivo. La parte superior del eje está conectado con un soporte tresbolillo, en la que está instalado un rodillo de molienda para formar un soporte de oscilación. El rodillo de molienda no sólo gira alrededor del centro y el anillo de molienda, pero también gira alrededor de su propio eje debido a la fricción. El clasificador realiza la función de clasificar las partículas por la rotación de las cuchillas sobre el disco accionado por un motor de velocidad ajustable. La velocidad de rotación de las cuchillas está regulada de acuerdo con el tamaño de partícula del polvo acabado. Con el fin de conseguir un tamaño de partícula más fino, la velocidad de rotación debe elevarse para aumentar el contacto entre las hojas y las partículas de polvo. Las partículas de polvo que no cumplen el requisito son lanzadas por las cuchillas a la pared externa y son separadas de la corriente de aire. Las partículas gruesas caen debido a la auto gravedad dentro de la cámara de trituración para el rectificado. Las partículas calificadas atraviesan las cuchillas y son inhaladas por la corriente de aire en el colector del ciclón. A continuación, las partículas se separan de la corriente de aire y se recogen.
c) Especificaciones. Tabla Nº4
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3.2.2. Micro molino de polvo de 3 anillos. (15/06/2012) El molino de pulverización de tres anillos de JOYAL (molino ultrafino) es para materiales de molienda superfinos con dureza inferior a 6 en la escala de Moh y humedad inferior al 6% como caolín, piedra caliza, calcita, mármol, talco, barita, yeso, dolomita , Lodo de bentonita, mica, pirofilita, sepiolita, diatomita, grafito, alunita, fluorita, feldespato de potasio, fosforita, pigmento, etc. La granularidad de los productos finales es 325-2500 mallas (0,044-0,0055 mm).
Figura 7. Micro Molino de polvo de 3 anillos a) Características.
De alta eficiencia y bajo consumo Con la finura de los mismos productos finos y la potencia del motor, su salida es más de 1 vez de la de Jet Mill, Mix Mill y Ball Mill. Piezas fácilmente dañadas con una vida útil más larga. El rodillo de molienda y el anillo están hechos de materiales especiales. En general, su vida laboral es de más de un año, pero, que podría llegar a más de 3 años, cuando se procesa el carbonato de calcio (Calcita).
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Seguridad y confiabilidad debido a que no hay rodamiento y pernos en la cámara de molienda, no podemos ver los problemas de los cojinetes y cierres fácilmente dañados y máquina destruida debido a la holgura de los pernos. Limpieza y protección del medio ambiente La adopción del colector y del silenciador del polvo del pulso reduce la contaminación industrial del polvo y el ruido, que alcanza el estándar nacional.
b) Principio de funcionamiento.
El cojinete principal y cada esfera son accionados por el electromotor del equipo principal a través del reductor, y el número de anillos y de rodillos que ruedan en los canales del anillo son conducidos por el dial a través del émbolo. Después de ser aplastado por la trituradora de martillo, los materiales grandes se convierten en pequeños y se envían a la papelera por elevador. El alimentador vibratorio electromagnético los envía al centro del primer dial uniformemente; Los materiales serán accionados al borde del dial por la fuerza centrífuga, y caerán en los canales del anillo y serán prensados, triturados y molidos por los anillos de molienda y los rodillos. Entonces los materiales caen en el segundo y el tercer anillo y machacados y molidos. El soplador centrífugo de alta presión inhala el aire desde el exterior y sopla los materiales que se mueven en el tercer anillo al separador del polvo. El turbo giratorio en el separador de polvo hace que los materiales gruesos vuelvan al molino y vuelvan a arrollar, mientras que la finura se mezcla con el aire y se extrae al ciclón y se descarga de la válvula de descarga que está en el fondo de la misma. El aire que se mezcla con muy poca finura se purifica por colector de polvo de impulsos y se descarga por soplador y silenciador.
c) Especificaciones. Tabla Nª5
d) Características del sistema completo.
El molino entero es de una estructura de pie. Cuenta con un pequeño espacio de ocupación y una fuerte capacidad de integración. Se puede formar un sistema de producción independiente de los materiales de masa aplastar a polvo terminado y embalaje. Todas las partículas acabadas producidas por el pulverizador tienen una buena uniformidad de finura. El 98% de las partículas puede cumplir la finura requerida y pasar a
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través del tamiz, es decir, la velocidad de paso es del 98%. Esta es la ventaja que otros equipos de molienda de potencia no pueden exceder.
El dispositivo de transmisión de la unidad principal está equipado con una caja de cambios cerrada que funciona sin problemas y fiable. Los componentes claves del molino se hacen del acero de la mejor calidad, así que el sistema entero es durable, estable y confiable. El sistema eléctrico del molino se controla centralmente y el modelo avanzado se selecciona racionalmente con alta automatización. Básicamente, una operación no tripulada se puede realizar en el taller de pulverización. El alimentador ligero y compacto de la vibración puede alimentar el material uniformemente. Es fácilmente ajustable, ahorro de energía y conveniente para la operación y el mantenimiento.
3.3. CIRCUITOS NUEVOS DE MOLIENDA. 3.3.1. Mejoras del circuito IsaMill (Agosto, 2015) 3.3.1.1. Sobre el circuito. Durante el mes de agosto del 2015 con el foco primario estuvo centrado en la creciente estabilidad de circuito de molino, logrando recuperaciones Zn y Pb con la capacidad de diseño, rendimiento de molino y en la segunda mitad del mes, optimizan con la llegada del especialista australiano de IsaMill socio Glencore IsaMill. El estado de puesta en marcha de componentes específicos del molino es el siguiente:
Fig. 8 Circuito de IsaMill
3.3.1.2. Molino/ IsaMills Modificaciones al circuito IsaMill ocurrieron durante el mes de julio y una variedad de recomendaciones se están llevando a cabo incluyendo pero no limitado a dimensionamiento óptimo de los medios de comunicación, bomba mejorada-sistemas y optimización de la molienda.
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El circuito de molienda es predominante, esta reformado y listo para funcionar con el nuevo M3000 Semi-Autogenous-molienda (SAG) molino instalado y alineado (Figura 1). Los dos molinos de bolas han sido renovados y reemplazados por tres molinos IsaMill M1000. Los tres IsaMills M1000 han sido inspeccionados y están en excelente estado (Figura 10).
Figura 9. Se instala 3.000 toneladas por día Semi-Autogenous-molienda molino (SAG) componentes principales
Figura 10: Circuito de molinos estándar, instalados
3.3.1.3. Obras de superficie
El sitio del molino ha sido contorneado para mejorar la gestión del agua superficial (Polímeros, ceramicos).
3.3.1.4. Recuperaciones (13 de mayo de 2014 ) Como se resume en la tabla 1 y asociados gráficos, las recuperaciones de Zn y Pb continúan Mostrar tendencias positivas durante el período de puesta en marcha (tabla 6, figuras 11 y 12). La empresa sigue estando enfocada en mantener esta tendencia positiva en los próximos meses ya que trabaja para llegar a la recuperación de Zn y Pb niveles de diseño (según el 13
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de mayo de 2014 evaluación económica preliminar por SRK Consulting (Canada) Inc.) en tiempo y forma. A continuación, Trevali se centrará en el circuito de cobre y metales preciosos subproductos.
TABLA 6: molino de Caribou - clave puesta en marcha y producción de estadísticas por mes (cifras redondeadas): MES Estadísticas de molino
Rendimiento de procesamiento total del molino: Rendimiento diario promedio de molino: Concentrado de zinc (Zn) producido (WMT, aprox.): Promedio zinc concentrado grado %: % De recuperación de zinc promedio: Plomo (Pb) - plata (Ag) concentrado producido (WMT, aprox.): Grado medio concentrado de plomo-plata: % Recuperación promedio de plomo-plata:
Julio
Agosto
52.057 toneladas
77.149 toneladas
1.679 tpd
2.489 tpd
1.933 toneladas
5.016 toneladas
50% Zn
52% Zn
39%
66%
491 toneladas
1.366 toneladas
37% Pb y 598 g/t Ag
41% Pb y 607 g/t Ag
19% Pb y 10% Ag
42% Pb y 20% Ag
Figura 11: Grado de concentrado de gráfico de Zn versus recuperación del circuito desde junio hasta agosto. Caja roja indica caribú blanco grado – ventana de recuperación de diseño.
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Figura 12: Grado de concentrado de gráfico de Pb versus recuperación del circuito desde junio hasta agosto. Caja roja indica caribú blanco grado – ventana de recuperación de diseño.
Figura 13: Desarrollo subterráneo de la mina de Caribú – Canadá y funcionamiento Minería subterránea continuó a una velocidad nominal de tpd 1.200 durante el mes de agosto. Minería en la actualidad mantiene un arsenal alimentación gruesa de aproximadamente 60.000 toneladas con grados aproximados de 5,4% Zn, 2.2% Pb, 0.3% Cu, 60 g/t Ag y 0,8 g/t Au. Con el aumento de rendimiento del molino, minero comenzará a niveles
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de producción de la rampa-para arriba de la capacidad 3.000 toneladas por día durante los próximos trimestres. Reconciliación a la fecha muestra buena a excelente correlación entre el modelo de bloque, muestreo de la producción y alimentación de molino de grados. Desagüe subterráneo es 92% completado – actualmente hay 10,2 kilómetros de desarrollo en su lugar y disponible para la explotación minera las operaciones (Figura 5). En detalle cerca de 1,8 millones de toneladas se desarrollan en 8 zonas de mineras, aproximadamente 1 millón toneladas del molino de alimentación son totalmente reformado y que dispone actualmente de la mina. Producción rebaje dilución a la fecha es de 10.3% y dilución de desarrollo es de 16%, ambos muy por debajo de los parámetros de diseño para el método de minería Avoca (modificado) ser utilizado (originalmente modelados al aproximadamente 2226%).
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN.
Mediante la aplicación del efecto de la radiación electromagnética en la cinética de molienda de un mineral se logró cumplir uno de los objetivos más importantes en conminución, que es el de ahorrar energía durante la etapa de molienda, esto se validó mediante la reducción del 11.2% del índice de trabajo de Bond, al someter a molienda un mineral sulfuroso sin tratamiento previo, se encontró que se gastó un total de 10.91 KWH/tn mientras que al someter a molienda una muestra igual pero esta vez tratada previamente, se encontró que se empleó un total de 9.69 KWH/tn, sin embargo la aplicación de radiaciones electromagnéticas en molienda también conlleva otros beneficios, como por ejemplo el hecho de que se logra obtener mayor cantidad de finos, este hecho también se valida observando los resultados obtenidos de las pruebas de cinética de molienda, donde los resultados muestran un tamaño acumulativo pasante ligeramente mayor para la muestra tratada comparada con la no tratada para cada uno de los tiempos trabajados. El diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos permitió mejorar las deficiencias de los levantadores de pulpa, en los molinos SAG convencionales, estos levantadores permitían los denominados efecto alberca y reflujo, el diseño de estos nuevos levantadores disminuyen estos inconvenientes, un claro ejemplo de ello es que la interrupción del contacto de la pulpa ubicada en la cámara de molienda y el evacuador, al sobrepasar el nivel de carga de pulpa, ayuda a reducir el reflujo y el efecto alberca de pulpa, aumentando así la eficiencia. Los modelos empleados son el VOF y K – E cuya aplicación se fundamenta en el uso del paquete ANSYS Fluente para la dinámica computacional de fluidos CFD, donde dichos modelos computacionales se validaron experimentalmente por N. S. Weerasekara y M. S. Powell. En estos últimos años se desarrollaron nuevos equipos de molienda y en algunos casos modificaciones fundamentales de los mismos, los equipos estudiados presentan múltiples beneficios en comparación a los molinos convencionales. El molino de suspensión a alta presión presenta un incremento del 10% en la producción que brinda la maquina con respecto al molino convencional 5R4119 Raymond en las mismas condiciones de potencia, esto se valida mediante los datos de capacidad observados en los catálogos del fabricante, donde la capacidad varía según el modelo o variación del molino, donde la máxima capacidad del último modelo del molino a alta presión oscila entre las 8 y 22 tn/h. Este molino también puede moler partículas de material de alta dureza, teniendo un límite de 9.3 en la escala de Mohs y su efecto de eliminación de polvo cumple con las normas medioambientales indicadas por la ley, estas ventajas lo hacen un molino útil desde el
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punto de vista medioambiental y productivo, sin embargo aún posee ciertas deficiencias, una de ellas es el hecho de que al aumentar la capacidad de producción, disminuye la eficiencia de la misma. Otro molino reciente es el micro molino de polvo de 3 anillos, cuya ventaja radica, como su nombre lo indica, en moler partículas hasta un tamaño considerablemente pequeño (desde 325 hasta 2500 mallas), sin embargo una deficiencia es que solo muele materiales con una dureza menor a 6 en la escala de Mohs, sin embargo este molino tiene una alta eficiencia y además es de bajo consumo, es confiable y seguro mecánicamente debido a que no cuenta con pernos ni rodamiento en la cámara de molienda, este molino también podría ser considerado uno del tipo ecológico, debido a que reduce la contaminación industrial del polvo y el ruido mediante la adopción del colector y el silenciador, sin embargo aún persiste el problema de aprovechamiento energético como en anteriores molinos. Teóricamente es imposible aprovechar el 100% de la energía de un molino, en la actualidad, muchos especialista, ingenieros que estudian la etapa de molienda, creen que el implemento de softwares y el acoplamiento de más molinos al circuito es la solución a este problema, IsaMill implementa más molinos al modelo de circuito que sugiere y se pueden observar las mejoras tanto en el aumento de la capacidad como en la recuperación de minerales
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 5.1. Conclusiones generales
Se logró mostrar algunos avances científicos y tecnológicos realizados en los últimos 6 años en el área de molienda, así como la descripción individual de cada uno de ellos y sus respectivos avances científicos y contribución tecnológica.
5.2. Conclusiones específicas. 5.2.1. Efecto de la radiación electromagnética en la cinética de molienda de un mineral. (26-09-2016). En base a los resultados obtenidos en la experimentación realizada con la muestra mineral sulfurosa de Zacatecas – México, expuesta en el artículo de Antonio López Mendoza, José Ángel Delgadillo Gómez y Héctor Rene Vega-Carrillo del Instituto de Metalurgia de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, se concluye que el objetivo establecido en el trabajo experimental efectuado se cumplió, al determinar técnicamente un uso más eficiente de la energía utilizada en la molienda, para la muestra sometida al pretratamiento con radiación electromagnética.
En base a los resultados obtenidos en dicha experimentación tanto el análisis químico, como los estudios de Difracción de Rayos X y microscopía electrónica de barrido (MEB), las muestras estudiadas muestran estabilidad química. Los estudios de difracción de Rayos X (DRX), mostraron una disminución en la intensidad de los picos más representativos de las fases minerales presentes en la muestra irradiada, detectadas por esta técnica; esto es debido a un cambio en la estructura atómica de los minerales. El Índice de trabajo (Wi – kWh/t), que representa la resistencia del mineral a ser fracturado, muestra una reducción del 11.2% (de 10.91 a 9.69 kWh/t) para la muestra
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irradiada respecto a la no irradiada, hecho que confirma un ahorro de energía en la molienda de la muestra irradiada.
En relación a la cinética de molienda; los resultados muestran un tamaño acumulativo pasante ligeramente mayor para la muestra tratada comparada con la no tratada para cada uno de los tiempos trabajados, lo que indica que el proceso de irradiación disminuyó la resistencia a la fractura, obteniéndose un porcentaje mayor de finos.
5.2.2. Diseño de levantadores de pulpa en molinos SAG mediante dinámica computacional de fluidos.
La interrupción del contacto de la pulpa ubicada en la cámara de molienda y el evacuador, al sobrepasar el nivel de carga de pulpa, ayuda a reducir el reflujo y el efecto alberca de pulpa, aumentando eficiencia. La ubicación de los slot's, en la parte derecha del evacuador de pulpa, aumenta la cantidad de fluido retenido, pero disminuye la capacidad de recarga del evacuador. No se tiene una mejora apreciable en la descarga del evacuador de pulpa, debido a que la cantidad de fluido descargado, en los evacuadores, no depende de la ubicación de los slot´s, siempre que estos estén a una altura inferior a la mitad de la altura del evacuador.
5.2.3. Nuevos equipos de molienda.
Se concluye que los nuevos equipos de molienda tienen tanto ventajas como desventajas, sin embargo ante las evidentes mejoras, estos equipos se consideran como avances tecnológicos en el campo de molienda, ya que contribuyen con el ahorro de energía, cumplen con las normas medioambientales satisfactoriamente, uno de ellos incremento la capacidad de producción. Ademas también se logró describir las características, mejoras y principio de funcionamiento de cada equipo nuevo de molienda presentado en la presente investigación.
5.2.4. Softwares para Plantas de Molienda Se logró explicar algunas posibles soluciones para disminuir el requerimiento energético de los molinos, concluyendo que el software computacional son tarte del avance tecnológico y deben ser implementados en las etapas de molienda
5.2.5. Mejoras del circuito IsaMill a través de molienda.
Se logró explicar las mejoras en un circuito IsaMill gracias al uso de la molienda en el circuito, con la finalidad de dar solución al problema del uso ineficiente de energía en los molinos convencionales. Concluyendo asi que esta mejora en la eficiencia energética se logró gracias al cambio y aumento de dos molinos de bolas por cuatro SAG, uno de M3000 y tres de M1000.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 1. Antonio López Mendoza, José Ángel Delgadillo Gómez, Héctor Rene Vega Carrillo, EFECTO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA EN LA CINÉTICA DE MOLIENDA DE UN MINERAL, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México, Septiembre de 2015, pag 748 – 768. 23
2. Rodríguez Serrato, Francisco Javier and Delgadillo Gómez, José Ángel DISEÑO DE LEVANTADORES DE PULPA EN MOLINOS SAG MEDIANTE DINÁMICA COMPUTACIONAL DE FLUIDOS. Revista Metalúrgica UTO, Julio de 2016, No.38, pag.32-37. 3. Joyal Mining Machinery, HIGH-PRESSURE SUSPENSION MILL, Shanghai – China, No.3389, Catalogo del fabricante, Abril de 2013 4. Joyal Mining Machinery, THREE-RING MICRO POWDER MILL, Shanghai – China, No.3389, Catalogo del fabricante, Junio del 2012. 5. Humberto Saavedra, Innovaciones para molienda LATINOMINERIA 1 de julio del 2015 6. N. W. Johnson, IsaMill Talk by Bill Johnson_Engineers Australia, 20 October 2016 7. Trevali provides Caribou Zinc Mine re-start update December 18, 2014 8. Trevali provides Caribou Zinc Mine commissioning update - Zinc recoveries increase significantly TV-NR-16-13 June 9, 2016
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