Tiempo de Molienda.

LABORATORIO METALURGIA EXTRACTIVA

GUIA DE LABORATORIO Laboratorio Nº2: Determinación del Tiempo de Molienda. I. Objetivos:

Determinar el tiempo óptimo de molienda para una mena sulfurada de cobre por medio de curvas de moliendabilidad. Obtener el grado de molienda deseado para el mineral tratado. Moler el mineral a malla #200 (60%), liberación de la partícula valiosa, formar la pulpa. Determinar peso específico real del material a tratar.

II. Marco teórico: 2.1 Introducción

La molienda es la última etapa en la conminución de la partícula de minerales, en esta etapa se reduce el tamaño de las partículas, por medio de combinación de la abrasión e impacto generadas en el interior del molino. Estos se realizan en depósitos cilíndricos rotatorios de acero, estos en su interior contienen una carga suelta conocida como medios de molienda, los cuales se mueven libremente en su interior. Estos pueden ser bolas o barras, rocas duras o en algunos casos cas os la misma mena. En la etapa de molienda las partículas de mineral se reducen de 5-250 (mm) a 10-300 10-300 (μm). La molienda como lo señalamos anteriormente, se realiza por efecto de varios mecanismos (impacto y en menor medida la compresión), debido a las fuerzas aplicadas casi normalmente a la superficie de la partícula; (abrasión), debido fuerzas oblicuas y esfuerzos paralelos a la superficie de la partícula. La molienda generalmente se realiza en húmedo, aunque en ciertas ocasiones se realizan en seco. Cuando el molino se encuentra en movimiento junto con su carga (mineral + agua + medios de molienda), el mecanismo de molienda (la fractura de la partícula), está en cierta medida ligada a la velocidad de rotación del molino. Es importante considerar que la molienda es la operación que mayor energía requiere en el procesamiento de minerales. Se ha estimado que el 50% de energía que se consumen, se destina para la reducción de tamaño. Aunque el grado correcto de liberación es el principal propósito de la molienda en el procesamiento de minerales, este tratamiento también se usa para aumentar el área superficial de los minerales valiosos, con el objetivo de exponer al máximo la partícula a la acción de los reactivos, colectores en la etapa de flotación. En oposición a la trituración, la que tiene lugar en superficies relativamente rígidas, la molienda es un proceso más aleatorio y está sujeta suj eta a las leyes le yes de probabilidad.

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2.2 Movimiento de la carga en el molino

Debido a la rotación del molino, los medios de molienda son elevados hasta alcanzar una posición de equilibrio dinámico, cuando el peso del cuerpo vence la fuerza centrífuga otorgada por la rotación; y cae sobre la superficie de otros cuerpos en el pie de la carga "Zona de impacto". Si la carga rueda, movimiento conocido como careado, este produce un aumento de las lamas lo cual afecta negativamente en etapas posteriores como la flotación de minerales. Con velocidades mayores de rotación, las bolas son elevadas y caen describiendo una parábola, movimiento denominado catarata, el cual conduce a una molienda por impacto, no generando tanto fino y un menor desgaste de las bolas. Así la velocidad de rotación rotaci ón del molino determina que el medio de molienda caiga sobre el pie de la carga y no sobre los revestimientos. A una velocidad crítica "donde el peso del cuerpo es igual a la fuerza centrífuga" el medio de molienda podría caer fuera de la carga causando un excesivo desgaste. Normalmente se trabaja t rabaja en molinos de bolas a un 77% de la velocidad crítica y un 70% de la velocidad critica para molinos de barras. Un aumento de la velocidad de rotación aumenta la capacidad de tratamiento, pero hay poco efecto en la eficiencia de molienda sobre un 50% de la velocidad crítica.

2.3 Tipos de molinos Molino de barras: Se considera como trituradoras finas o máquinas de molienda gruesa. Tienen capacidad para una alimentación de hasta 50 mm. Y pueden hacer un producto tan fino como de 300 μm. Este tipo de molinos se usa solamente para molienda húmeda y su principal función es convertir el producto de la planta de trituración en alimentación del molino de bolas. Molinos de bolas: Las etapas finales de la reducción de tamaño se efectúan en los molinos de rodamiento de carga usando bolas de acero como medio de molienda. La molienda de bolas produce un producto altamente clasificado y una alta producción por volumen. Los molinos de bolas se clasifican por la potencia, más bien que por la capacidad. Los molinos más grande en operación tienen motores de 4000 KW. 2.4 Influencia del grado de molienda en la flotación

La molienda influye enormemente en la flotación, debido a que está en directa relación con el grado de liberación de una partícula, la generación de lamas, el consumo energético de la planta. Desde el punto de vista del grado de liberación de una partícula, la flotación es posible solo dentro de un cierto rango de tamaño dependiendo del peso específico de la mena de mineral, ya que el mineral se encuentra diseminado en la roca, de tal forma que existen infinitas combinaciones posibles de inclusiones minerales de diferente tamaño y grado de liberación, por lo tanto las características de estas inclusiones afectan enormemente la selectividad del proceso de flotación, como además de elevar el consumo de reactivos. Por estos motivos se hace necesario llevar al mineral a un punto en el que la Laboratorio Metalurgia Extractiva 2015 Laboratorio Nº2: Pruebas de molienda Profesor : Luis Ordenes R.

mayoría de este se encuentre liberado de la ganga, de tal manera de hacer más eficiente el proceso, esto se logra únicamente con la reducción de tamaño de mineral, de tal forma, que las inclusiones se separen en ganga y mineral generando especies separadas, con lo que la selectividad, eficiencia y economía de los reactivos se vean beneficiados a este tamaño. Al realizar la molienda en busca del grado de liberación adecuado, se produce la generación de finos en el molino, finos comúnmente llamados lamas, por lo que es de vital importancia conocer qué tipo de ganga tiene el mineral, ya que, al llegar al grado óptimo de molienda la ganga si es más blanda que el mineral, generara gran cantidad de finos (lamas de ganga) entorpeciendo el proceso de flotación, además, estas partículas crean una zona intermedia en la celda, la cual actúa como una barrera impidiendo el ascenso de las partículas con menor fuerza de adhesión a la burbuja. Lo ideal es operar con gangas del tipo silicosa, que es de mayor m ayor dureza que el mineral. Por lo tanto los objetivos de la determinación del tiempo óptimo de molienda son: Obtener un grado de liberación adecuado para su procesamiento posterior. Moler lo justo y necesario para evitar evit ar un consumo excesivo de energía, y la generación excesiva de finos.

III. Procedimiento 3.1 Equipos, materiales y herramientas

Molino de bolas con mesa de rodillos. Balanza precisión. Chancador de rodillos.

Horno eléctrico. Vibrador mecánico tamizador RO-TAP. Serie de tamices (10, 16, 30, 50, 70, 100, 140 y 200 mallas).

Baldes plásticos, cronometro, probeta de 0,5 ó 1 litro, pizeta , embudo. Cortador de Riffles, con sus respectivas bandejas, paño roleador. Poruñas (palas chicas), brochas, espátulas, regla para medir, bolsas plásticas. Picnómetro. Set de bandejas.

3.2 Metodología Cálculos y preparación del mineral:

1.

Obtener datos para realizar los cálculos: Medir largo y diámetro interior del molino, peso y diámetro máximo de la bola.

2.

Determinar volumen de carga de bolas y peso de car ga de bolas del molino.

3.

Hacer pasar el mineral por malla 10 Tyler.


4.

Determinar el peso (MS) una muestra de mineral a moler en el molino y la cantidad de agua necesaria para obtener una pulpa de un 67% en sólido. Para ello se debe considerar que se realizaran pruebas de flotación con un volumen de pulpa y con 35 % de sólidos en peso (ver anexos ejemplo de cálculos).

5.

El mineral menos 10 mallas Tyler, debe ser dividido representativamente en porciones iguales mediante sucesivas etapas en el cortador de rifle ó mediante método de cono y cuarteo, hasta obtener la cantidad necesaria para las pruebas de molienda. Las muestras obtenidas deben ser guardadas y selladas en bolsas plásticas.

6.

Determinar la densidad del de l sólido (ρS) del mineral a molienda.

Pruebas de Molienda:

7.

En primer lugar se debe de limpiar el molino y las bolas ya que las impurezas dejadas por las pruebas anteriores pueden dar resultados erróneos, esto se hace echando 200 g de arena, ½ litro de agua y cargando al molino con las bolas se lo hace funcionar por 1 minuto y se lava tanto las bolas como el molino con la pizeta.

8.

Se procede a moler el mineral, se carga las bolas al molino luego el mineral, el peso del mineral calculado, se hecha la muestra de mineral al molino y luego el agua a gua (ver anexos ejemplo de cálculos) para esto se usara la probeta de ½ ó 1 litro, se tapa el molino y se pone a moler. Tapar el molino asegurándose que no exista fuga de agua y material.

9.

Realizar pruebas de molienda a diferentes tiempos (minutos). Probaremos diversos tiempos de molienda como: 5, 10, 15, 20 minutos. Para el tiempo óptimo de molienda hallado, el control del tiempo es muy importante para esto usaremos el cronometro, demasiado tiempo puede ocasionar una sobre molienda y esto podría ser perjudicial por la formación de lamas. lamas . En esta etapa es importante protegerse bien los oídos debido al ruido alto que que origina el molino.

10. Después de terminada la molienda, destapar el molino y extraer cuidadosamente el contenido del molino. Recepcionamos el mineral en el balde enjuagando el molino con la pizeta y lavando las bolas. 11. Deslamar la pulpa sobre la malla 200 para remover la fracción fina, esto significa lavar con una lluvia de ducha a una presión de agua de manera que no salpique el material hacia el exterior del tamiz. 12. Seguidamente se echa a una bandeja de secado y se hace secar en horno de secado. Secar la fracción sobre la malla 200, a una temperatura  100ºC, luego pesar y seleccionar la serie de malla adecuado para el análisis granulométrico. 13. Para este análisis se requiere las mallas mal las 16, 30, 50, 70, 100, 140, 200 y más el fondo (-200#), se coloca en el RO-TAP RO-TAP durante 15 minutos. Al concluir el tamizaje se registra el peso del material retenido en cada uno de los tamices incluyendo el depósito Laboratorio Metalurgia Extractiva 2015 Laboratorio Nº2: Pruebas de molienda Profesor : Luis Ordenes R.

NOTA: Las mallas gruesas tales como: 10, 12, 16, 20, 30, 40, 50 se limpian con brocha y las mallas finas: 70, 100, 140, 200, 270, 325 se limpian con una goma con mucho cuidado y aire comprimido. NOTA: Con referente a la fracción fina se descarta, cuando se requiera se recupera, y para ello se debe hacer el deslame sobre un tiesto de 200 litros aproximadamente, retirar el agua, filtrar, secar y pesar. Esto último adicionarlo en el análisis granulométrico.

14. Una vez hecho esto y hallado el tiempo óptimo de molienda se procede a moler el mineral esta vez ya para flotarlo.

IV. Informe:

-

Realizar cálculos para determinar datos para molienda, colocar datos en tablas.

-

Realizar para cada uno de los tiempos, una tabla de análisis granulométrico.

-

Graficar en un solo gráfico curva acumulado pasante v/s tamaño para cada uno de los tiempos.

-

Determinar el tiempo óptimo para obtener un 60% -200 mallas. Para ello se debe encontrar la ecuación de la curva de la gráfica % acumulado -200 mallas v/s tiempo.

V. Anexos: Ejemplo calculo: a) Determinación del peso de mineral a moler (a flotar)

Fórmula Pm

Vu x Per 

1  Rd x Per

Dónde: Pm : Peso de mineral (g) Vu : Volumen útil de de la celda (2250 cm3) Per : Peso específico real (2,80 g/cm g/cm3) Rd : Razón de dilución, donde: Laboratorio Metalurgia Extractiva 2015 Laboratorio Nº2: Pruebas de molienda Profesor : Luis Ordenes R.

Rd

100 

Rd Rd



35

35



1,86

Reemplazar los valores en la fórmula

Pm

Pm P m



2250 x 2,80 1  1,86 x 2,80

1015 g



Luego el peso a molienda (luego para flotación) es de 1015 gramos, confeccionando bolsas con este peso según las pruebas a realizar.

Se realiza una molienda a un tiempo de 20 min  1200 segundos.

b) Determinación de la cantidad de agua adicionar al molino

sólidos 1015 g de min min eral  67% sólidos x g de agua



33% agua

x  499,93 g de agua Como resultado se tiene masa de agua, se utiliza la siguiente fórmula:

d

m 

v

Dónde: d : Densidad Densidad del agua m : Masa del agua v : Volumen Volumen del agua

Despejando el volumen:

v

m 

d


499,93 g

v



v



1 g / cm

3

3

499,93 cm de agua

c) Determinación del tiempo de molienda

Teniendo el análisis granulométrico nos demuestra cómo se encuentra el porcentaje pasante bajo 200 mallas.

Tabla Análisis Granulométrico Mallas

Abertura

Peso

Peso

Peso

Peso

Acumulado

Acumulado

ASTM

(micrones)

Mallas (g)

Mallas+Mineral (g)

Mineral (g)

Parcial (%)

Retenido (%)

Pasante (%)

50

300

360,00

360,00

0,00

0,00

0,00

100,00

70

210

349,50

429,50

80,00

7,88

7,88

92,12

100

149

348,10

508,10

160,00

15,76

23,64

76,36

140

105

309,40

419,40

110,00

10,84

34,48

65,52

200

74

407,20

537,20

130,00

12,81

47,29

52,71

-200

---

631,10

1166,10

535,00

52,71

100,00

0,00

Peso Total

1015,0

(g)

d) Análisis tiempo molienda:

Después de realizar diferentes pruebas de molienda se obtuvieron los siguientes resultados:


Tabla % Acumulado pasante v/s Tiempo % Acumulado (-200 mallas)

Tiempo (minutos)

20,5

5

33

10

45,52

15

52,71

20

62,5

25

72

30

Graficando % acumulado pasante v/s tiempo obtenemos la siguiente curva:

% Acumulado Acumulado pasante v/s v /s Tiempo de molienda 80 70

e t n a 60 s a 50 p o d40 a l u m30 u c a 20 %10

y = 2,0182x + 12,386 R² = 0,9926

0 0

5

10

15

20

25

30

35

% Acumulado pasante v/s Tiempo de molienda Lineal (% Acumulado pasante v/s Tiempo de molienda)

Gráfico % Acumulado pasante v/s Tiempo

Dónde: y: % acumulado pasante a un tiempo t x: Tiempo de molienda Obtenida la ecuación de la recta remplazar y = 60%, para luego despejar x= tiempo óptimo de molienda.

Una vez que se obtiene el tiempo de molienda, se comienzan con las pruebas de flotación.


e) Calculo de carga de bolas:

En el caso para un tamaño de bolas estándar se usa la siguiente expresión.

PCB = Km L x D2 Dónde: PCB: Peso carga de bolas (libras) l: Largo del molino (pie) D: Diámetro interior del molino (pie) Km: Constante de molienda 60 para molienda fina 70 para molienda intermedia 80 para molienda gruesa f) Determinación peso específico real (Per):

Método de la probeta: Per Per 

P 1 P 1  P 2  P 3

Dónde: Per: P1: P2: P3:

Peso específico real (g/ cm3) Peso mineral (g) Peso de agua (cm3) Peso total – total – Peso Peso probeta vacía

Método del Picnómetro:

Limpiar bien el Picnómetro, su limpieza se puede efectuar con amoniaco o algún disolvente de grasa (éter, acetona, etc.), enseguida se enjuaga con agua destilada y se deja escurrir colocando boca abajo y posteriormente se le adiciona acetona para el secado del picnómetro boca abajo durante 15 minutos. La muestra de ensayo se debe preparar con una granulometría menor que 2 mm y se debe trabajar con divisor de riffles para la obtención de la muestra. Se pesa el picnómetro vacío, se anota su peso y se le asigna un valor "W 1". Se retira de la balanza, se pone el mineral dentro del Picnómetro y se pesa de nuevo "W2". Se utiliza 5 g de muestra de la muestra reducida de 500 gramos, obtenida por punteos utilizando una espátula. Llenar con kerosene y/o agua desmineralizada cuidadosamente evitando la formación de burbujas hasta alcanzar aproximadamente ¾ partes de la capacidad del frasco, agitar Laboratorio Metalurgia Extractiva 2015 Laboratorio Nº2: Pruebas de molienda Profesor : Luis Ordenes R.

suavemente y verifique que toda la muestra quede totalmente mojada y que no se pegue en el fondo y paredes del Picnómetro. Remover el aire atrapado: El Picnómetro debe agitarse suavemente para ayudar a la remoción del aire. Agregar kerosene y/o agua desmineralizada hasta llenar el picnómetro, limpiar y secar el exterior con toalla nova. Determinar y registrar la masa del picnómetro con la muestra y kerosene y/o agua desmineralizada, anotamos “W3”, determinar y registrar la temperatura de ensayo del contenido. Finalmente, se vacía todo el contenido y se lava bien el picnómetro y se vuelve a llenar completamente con kerosene, se seca exteriormente y se pesa “W4”.

er 

W 2  W 1

(W 4

 W 1 )  (W 3  W 2 )

 L

Dónde: W2 - W1, nos da el peso del mineral y la suma algebraica. Ejemplo: W1 = Peso Picnómetro vacío = 23,7201 g. W2 = Peso Picnómetro + Mineral =28,7293 g. g. W3 = Peso Picnómetro + Mineral + agua destilada destil ada = 51,5982 g. W4 = Peso Picnómetro + agua destilada = 48,2832 g.

Densidad del agua destilada

W4 – W W1 = Peso agua 48,2832 – 48,2832 – 23,7201 23,7201 = 24,5631 g. Volumen del Picnómetro = 24,66 cm 3

L  Agua Agua

er 





V



24,5631 g 24,66cm

3

 1,004

g cm3

28,7293  23,7201 (48,2832  23,7293)  (51,5982  28,7293)

 1,004

Per = 2,94 (g/cm3) Laboratorio Metalurgia Extractiva 2015 Laboratorio Nº2: Pruebas de molienda Profesor : Luis Ordenes R.

Figura: Picnómetro


Tiempo de Molienda.

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