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La molienda

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Material educativo de Alipso relacionado con molienda
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    Introducción

    La liberación de especies minerales, etapa previa a la concentración, es sin lugar a dudas el proceso unitario de mayor relevancia práctica en todo circuito de beneficiamiento, por cuanto demanda la principal Inversión de Capital, incide fuertemente en los costos unitarios y determina en gran medida la rentabilidad de la operación.

    Fundamento Teórico

    I Molinos

    La molienda es la última etapa del proceso de conminución, en esta etapa las partículas se reducen de tamaño por una combinación de impacto y abrasión ya sea en seco o como una suspensión en agua (pulpa). La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como "medios de molienda", los cuales están libres para moverse a medida que el molino gira produciendo la conminución de las partículas de mena.

    En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son reducidas en tamaño a 10 - 300 micrones, aproximadamente, dependiendo del tipo de operación que se realice.

    El propósito de la operación de molienda es ejercer un control estrecho en el tamaño del producto y, por esta razón frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de una buena recuperación de la especie útil.

    Por supuesto, una submolienda de la mena resultará en un producto que es demasiado grueso, con un grado de liberación demasiado bajo para separación económica obteniéndose una recuperación y una razón de enriquecimiento bajo en la etapa de concentración. Sobremolienda innecesaria reduce el tamaño de partícula del constituyente mayoritario (generalmente la ganga) y puede reducir el tamaño de partícula del componente minoritario (generalmente el mineral valioso) bajo el tamaño requerido para la separación más eficiente. Además se pierde mucha energía, que es cara, en el proceso. Es importante destacar que la molienda es la operación más intensiva en energía del procesamiento del mineral.

    II Movimiento de la Carga en Molinos

    Una característica distintiva de los molinos rotatorios es el uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados con relación a las partículas de mena pero pequeñas con relación al volumen del molino, y que ocupan menos de la mitad del volumen del molino.

    Cuando el molino gira, los medios de molienda son elevados en el lado ascendente del molino hasta que se logra una situación de equilibrio dinámico donde los cuerpos de molienda caen en cascada y en catarata sobre la superficie libre de los otros cuerpos, alrededor de una zona muerta donde ocurre poco movimiento hasta el "pie" de la carga del molino, como se ilustra en la figura. Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio: a) rotación alrededor de su propio eje, b) caída en cascada, donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos y c) caída en catarata que corresponde a la caída libre de los medios de molienda sobre el "pie" de la carga.

    La magnitud del elevamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de rotación del molino y del tipo de revestimiento del molino. A velocidades relativamente bajas o con revestimientos lisos, los medios de molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la conminución que ocurre es principalmente abrasiva. Esta caída en cascada produce molienda más fina, con gran producción de polvo y aumento del desgaste del revestimiento. A velocidades mayores los cuerpos de molienda son proyectados sobre la carga para describir una serie de parábolas antes de aterrizar en el "pie" de la carga. Esta caída en catarata produce conminución por impacto y un producto más grueso con menos desgaste del revestimiento.

    La velocidad crítica del molino es la velocidad mínima a la cual la capa exterior de medios de molienda se adhiere a la superficie interior del cilindro debido a la fuerza centrífuga.

    A esta velocidad la fuerza centrífuga es justo balanceada por el peso de los medios de molienda.

    Normalmente el rango de trabajo es entre 70 a 80% de la velocidad crítica.

    Estructuralmente cada tipo de molino consiste de un casco cilíndrico, con revestimientos renovables y una carga de medios de molienda. El tambor es soportado en muñones huecos fijos a las paredes laterales de modo que puede girar en torno a su eje. El diámetro del molino determina la presión que puede ejercer el medio en las partículas de mena y, en general, mientras mayor es el tamaño de la alimentación mayor necesita ser el diámetro. La longitud del molino, junto con el diámetro, determina el volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

    La mena normalmente se alimenta continuamente al molino a través del muñón de un extremo, y el producto molido sale por el otro muñón

    Partes Principales de un Molino

    Casco : El casco del molino está diseñado para soportar impactos y carga pesada, y está construido de placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para sacar los pernos que sostienen el revestimiento o forros. Para conectar las cabezas de los muñones tiene grandes flanges de acero generalmente soldados a los extremos de las placas del casco, los cuales tienen perforaciones para apernarse a la cabeza.

    Extremos: Los extremos del molino, o cabezas de los muñones pueden ser de fierro fundido gris o nodular para diámetros menores de 1 m. Cabezas más grandes se construyen de acero fundido, el cual es relativamente liviano y puede soldarse. Las cabezas son nervadas para reforzarlas.

    Revestimientos: Las caras de trabajo internas del molino consisten de revestimientos renovables que deben soportar impacto, ser resistentes a la abrasión y promover el movimiento más favorable de la carga. Los extremos de los molinos de barras tienen revestimientos planos de forma ligeramente cónica para inducir el centrado y acción rectilínea de las barras. Generalmente están hechas de acero al manganeso o acero al cromo-molibdeno, con alta resistencia al impacto (también los hay de goma ). Los extremos de los molinos de bolas generalmente tienen nervaduras para levantar la carga con la rotación del molino. Ellos impiden deslizamiento excesivo y aumentan la vida del revestimiento. generalmente están hechos de fierro fundido blanco aleado con níquel ( Ni-duro) y otros materiales resistentes a la abrasión, como goma. Los revestimientos de los muñones son diseñados para cada aplicación y pueden ser cónicos, planos y con espirales de avance o retardo.

    Los revestimientos del molino son un costo importante en la operación del molino y constantemente se está tratando de prolongar su vida. En algunas operaciones se han reemplazados los revestimientos y elevadores por goma. Se ha encontrado que ellos son más durables, más fáciles y rápidos de instalar y su uso resulta en una significativa reducción del nivel de ruido. Sin embargo se ha informado que producen un aumento en el desgaste de medios de molienda comparados con los revestimientos Ni-duro. Los revestimientos de goma también pueden tener dificultades en procesos que requieren temperaturas mayores que 80C.

    Factores que Afectan la Eficiencia de Molienda

    Varios factores afectan la eficiencia del molino de bolas. La densidad de la pulpa de alimentación debería ser lo más alta posible, pero garantizado un flujo fácil a través del molino. Es esencial que las bolas estén cubiertas con una capa de mena; una pulpa demasiado diluida aumenta el contacto metal-metal, aumentando el consumo de acero y disminuyendo la eficiencia. El rango de operación normal de los molinos de bolas es entre 65 a 80% de sólidos en peso, dependiendo de la mena. La viscosidad de la pulpa aumenta con la fineza de las partículas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina pueden necesitar densidad de pulpa menor.

    La eficiencia de la molienda depende del área superficial del medio de molienda. Luego las bolas deberían ser lo más pequeñas posible y la carga debería ser distribuida de modo tal que las bolas más grandes sean justo lo suficientemente pesadas para moler la partícula más grande y más dura de la alimentación. Una carga balanceada consistirá de un amplio rango de tamaños de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino generalmente son del tamaño más grande requerido. Las bolas muy pequeñas dejan el molino junto con la mena molida y pueden separarse haciendo pasar la descarga por harneros.

    Volumen de Llenado del Molino

    El volumen o nivel de la carga de bolas está relacionado con la dureza del mineral y tonelaje de alimentación que puede tratar el molino para un mismo grado de molienda. Por ejemplo, un aumento del tonelaje a tratar involucra un menor tiempo de residencia, lo que se compensa con una mayor carga de bolas, a fin de aumentar la probabilidad de contacto entre bolas y mineral. Lo mismo sucede frente a un mineral que presenta una mayor dureza.

    La carga de bolas de expresa usualmente como un porcentaje del volumen del molino que es ocupado por las bolas. El cálculo de la fracción o nivel de llenado para un molino en forma cilíndrica puede hacerse una vez que se conoce la altura desde la superficie de la carga hasta el tope del molino. Denominamos h a esa altura y D al diámetro interno del molino, tal como lo muestra la figura:


    El volumen del molino ocupado por la carga está dado por el área del segmento achurado multiplicado por el largo interno del molino y la relación matemática con la que se determina él % de llenado de bolas es:

    % carga bolas = 113 - 126 *

    Normalmente los molinos con descarga por rebalse operan con un volumen aparente de 40 a 42 % del volumen total del molino, realizando carguíos periódicos y controlados de bolas para recuperar aquellas gastadas durante la operación de molienda.

    Circuitos de Molienda y Clasificación

    Los circuitos de molienda se utilizan para reducir el tamaño de las partículas de mena al tamaño requerido para su beneficio.

    La mayoría de las menas sulfuradas se muelen en circuitos húmedos usando una o más etapas de molienda para obtener la liberación de los minerales necesarios para producir un concentrado final que cumpla con los criterios deseados. Las ventajas de molienda húmeda son:

    1.             Menor consumo de energía por tonelada de producto

    2. Mayor capacidad por unidad de volumen

    3. Posibilita el uso de harneado en húmedo o clasificación mecánica (centrifuga) para controlar bien el tamaño del producto.

    4. Elimina el problema de polvo (criterio ambiental)

    5. Hace posible el uso de métodos simples de manejo y transporte de pulpas tales como bombas, cañerías y canaletas.

    Los hidrociclones son el equipo de clasificación usado en circuitos modernos de molienda húmeda.

    Circuito Cerrado de Molienda y Clasificación

    La molienda en circuito cerrado es la más común en circuitos de molienda para el procesamiento de minerales. Este tipo de circuito consiste de uno o más molinos y clasificadores y producirá en forma eficiente un producto con un tamaño máximo controlado y con un mínimo de material sobremolido.

    El material molido que descarga el molino es separado por el clasificador en una fracción fina y una gruesa. El tamaño de la separación es controlada por las condiciones operacionales del hidrociclón.

    En la operación en circuito cerrado no se intenta alcanzar toda la reducción de tamaño en una pasada por el molino. Por el contrario el énfasis se concentra en tratar de sacar el material del circuito tan pronto alcanza el tamaño requerido.

    El material retornado al molino por el clasificador se conoce como carga circulante y su peso se expresa como porcentaje del peso de la alimentación nueva al circuito.

    La molienda en circuito cerrado disminuye el tiempo de residencia de las partículas en cada paso por el molino y también la proporción de material fino en el molino comparado con molienda en circuito abierto. La sobremolienda del material se trata de evitar en general para minimizar la producción de partículas excesivamente finas que frecuentemente interfieren con los procesos de recuperación del metal.

    La figura ilustra un circuito cerrado convencional en que la descarga del molino se clasifica y separa en una porción de material fino (rebalse) que corresponde al producto del circuito y otra porción de material grueso (descarga) que es la carga circulante retornada al molino.


    Rebalse


    Descarga

    Terminador: Molino


    Alimentación Agua


    Fresca


    Circuito cerrado convencional

    Procedimiento

    1.      Se limpio el molino y la carga de bolas a fin de eliminar los agentes contaminantes derivados de la oxidación parcial de los mismos.

    2.      Se cargaron las bolas al molino.

    3.      Se pesaron 850 gramos de la muestra de mineral, en este caso era arena.

    4.      Se midieron en una probeta graduada un volumen de 500 ml de agua.

    5.      Se vertió la muestra de mineral al interior del molino, y a continuación el agua. Se ubico la tapa del molino y fue sellado fuertemente a fin de evitar perdidas de carga

    6.      Se realizaron tres pruebas de 10, 15 y 20 minutos de molienda.

    7.      Completado el tiempo de molienda se detuvo el sistema y se recupero el producto que estaba sobre la malla 200.

    Los productos de la molienda se secaron y luego se pesaron.

    Resultados

    Primero se realizo un análisis granulométrico a la muestra para el análisis posterior, y luego las tres moliendas a diferentes tiempos.

    N de malla

    masa

    % acumulado

    # 30

    287

    57.4 %

    # 50

    77

    72.8 %

    # 80

    37.50

    80.3 %

    # 115

    20.2

    84.34 %

    # 200

    21

    88.54%

    - # 200

    57.3

    100 %

    Masa total

    500



    Tiempo de molienda

    Masa total

    Masa pasante

    Porcentaje bajo - # 200

    10 minutos

    850 gramos

    478 gramos

    56.23 %

    15 minutos

    850 gramos

    496 gramos

    58.35 %

    20 minutos

    850 gramos

    698 gramos

    82.11 %



    Conclusiones

    Después de la realización de este laboratorio nos dimos cuenta de la importancia de la molienda en el proceso productivo.

    Los factores que se deben tener en cuenta durante la molienda son varios, pero él más importante es el consumo de energía, del ahorro de esta depende mayoritariamente la utilidad en el proceso, evitando una sobremolienda lo que se traduce en un mayor gasto de energía y aumento en los costos de operación.

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