harneo

INTRODUCCION A LA METALURGIA IN-415

VIII. OPERACION HARNEO La operación de separar partículas, en forma mecánica, y en base a su tamaño se

denomina harneo.

Es una operación de amplio uso industrial, presentando una gran variedad de equipos. Se realiza normalmente sobre materiales gruesos, perdiendo eficiencia rápidamente con la disminución del tamaño de la partícula.

En forma simple un harnero es una superficie con una multiplicidad de aberturas de una cierta dimensión. De tal forma que, al pasar un sistema particulado sobre ella retendrá las partículas con tamaños mayores que la abertura, dejando pasar las de tamaño menor. Estas superficies están constituidas por barras paralelas, placas perforadas o mallas de alambre.

El material retenido se denomina "sobre-tamaño" ó “gruesos” (oversize) y el material que pasa se denomina "bajo-tamaño" ó “finos” (undersize). En el caso que existan dos superficies separadoras, el tamaño de la partícula que pasa la primera superficie y queda retenida en la segunda se denomina "intermedio" (middling)

Las superficies con aberturas pequeñas son por naturaleza más caras y de menor resistencia física, presentando además, en la operación, una alta tendencia a bloquearse con partículas retenidas. Esto hace que la operación de harneo se vea en la práctica, restringida a materiales con tamaños mayores que 250 micrones.

8.1. Eficiencia del Harneo

La eficiencia de esta operación debe estar obviamente relacionada con la perfección con la que se realiza la separación del material en las dos fracciones, respecto de la abertura del harnero.

En la operación se requiere de alta capacidad y alta eficiencia, esto implica un compromiso entre ambos para tener resultados óptimos.

La eficiencia de operación depende de la probabilidad de la partícula de pasar a través del harnero, una vez que alcanza la superficie. Esto depende del número de veces que la partícula choca con la superficie y de la probabilidad de paso en cada choque.

No existe un criterio universalmente aceptado para caracterizar una operación de harneado. Los más utilizados son aquellos que definen una eficiencia en base a la

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INTRODUCCION A LA METALURGIA IN-415recuperación de un material de un cierto tamaño, o en base al material mal clasificado en cada flujo, o una combinación de ambos.

8.2. Factores que Afectan a la Operacion de Harneo

La eficiencia de una operación de harneo está relacionada íntimamente con su capacidad. Así, un flujo de alimentación bajo permitirá un mayor tiempo de residencia del material en el harnero, lo que contribuirá a una separación más perfecta.

En la práctica, el factor económico lleva a operar con flujos relativamente altos, lo que reduce el tiempo de residencia y aumenta el espesor de la cama de material que fluye sobre el harnero, y a través de la cual deben movilizarse las partículas finas hacia la superficie del harnero. El efecto neto es una reducción en la eficiencia.

Una alta capacidad y eficiencia son requerimientos opuestos para una operación dada, por lo que debe llegarse a una situación de compromiso para alcanzar un resultado óptimo.

Para una capacidad dada, la eficiencia de la operación de harneo depende de la probabilidad que tiene la partícula de pasar a través del harnero una vez que ha alcanzado su superficie. Esta probabilidad está dada por el producto del número de veces que la partícula choca con la superficie multiplicado por la probabilidad de paso en cada uno de los choques.

El número de veces que la partícula choca con la superficie depende tanto del flujo de alimentación como de la vibración que se induzca al harnero. Esta tiene como objetivo aumentar la eficiencia reduciendo el bloqueo de la malla e induciendo segregación en el lecho de partículas, lo que permite al fino alcanzar la superficie.

Por otra parte, existen varios factores que afectan la probabilidad de paso de la partícula a través de la malla:

El ángulo de aproximación de la partícula a la superficie : Mientras más perpendicular sea esta aproximación, mayor será la probabilidad de paso.

Orientación de la partícula : Para partículas de forma irregular siempre existirá una orientación en que ésta presentará una sección transversal mínima, lo que aumenta la probabilidad de paso.

La fracción de área libre de la superficie : Esta fracción de área decrece al disminuir el tamaño de la abertura.

Naturaleza del material : Es otro factor muy importante, pues la eficiencia se reduce drásticamente cuando existe una alta fracción de partículas con



tamaños cercanos a la abertura, ya que esta situación favorece el bloqueo de la malla reduciéndose significativamente el área libre.

Humedad y presencia de arcillas : Ambas producen aglomeración de partículas y bloqueo de las aberturas. El harneo debe realizarse preferentemente con materiales secos o con pulpas, pero nunca con materiales con alta humedad. El harneo de pulpas es más eficiente que en seco, pues el agua lava las partículas gruesas y limpia la superficie del harnero; sin embargo, el costo de secado de los productos hace que se prefiera la operación en seco.

8.3. Tipos de Harneros

Existe un buen número de harneros industriales que generalmente se agrupan en: estacionarios, móviles y vibratorios.

8.3.1. Harneros Estacionarios (Parrillas o Grizzly)

Son dispositivos que están constituidos por un conjunto de barras de acero paralelas, dispuestas en un marco y ubicadas en la misma dirección del flujo de material. Se utilizan para la separación de sistemas constituidos por partículas gruesas en los circuitos de chancado. La parrilla se ubica con una inclinación que varía entre 20 y 50 grados para permitir el escurrimiento de las partículas y espaciadas de acuerdo con el grueso de los trozos que se desean retener, a la vez que divergen ligeramente hacia abajo con el objeto de reducir a un mínimo de el atascamiento de los trozos entre las dos barras cualesquiera; así entonces mientras mayor es su inclinación mayor es la capacidad, pero menor su eficiencia. Esta última es baja desde cualquier punto de vista debido a la velocidad con que pasan los trozos y a la falta de agitación de los trozos de tamaño crítico, considerando que éstos tienen tendencia a resbalar en vez de rodar.

Su principal empleo es el de eliminar, en la alimentación que se envía a un chancador, el tamaño menor que el de salida, y como el residuo de este tamaño que se encuentre en dicha carga no afecta el rendimiento del chancador de modo apreciable, las toneladas son muy amplias.

Los principales inconvenientes de las parrillas son la pérdida de altura debido a su pendiente tan inclinada, y el obstáculo que presentan los trozos acuñado entre las barras.

8.3.2. Harneros Móviles : Trommel

Este dispositivo está constituido por una malla cilíndrica que gira sobre su eje. Suelen ubicarse en serie, uno a continuación del otro o en forma concéntrica. Ubicarlos el línea tiene el inconveniente que la malla más fina recibe toda la alimentación (malla


INTRODUCCION A LA METALURGIA IN-415físicamente más débil); y en forma concéntrica, el inconveniente es que, es difícil detectar y reparar fallas en las mallas interiores. Se utilizan en seco o con pulpas, son de bajo costo pero tienen una baja capacidad.

Los diámetros oscilan entre 60 y 270 cm, y la longitud entre 0,9 y 12 metros. Las velocidades de las envueltas de la malla perforada son del orden de 35 a 40 porciento de aquella a que las partículas se adherían a ella por efecto de la fuerza centrífuga, y que se conoce con el nombre de velocidad critica. La eficiencia es baja y oscila entre un 15 % de paso en el rechazo para un trabajo eficaz, a un 30 a 40 % de promedio para el harneado en húmedo con abertura de malla del orden de 0,065 cm.

Figura 8.1. HARNERO TROMMEL A LA SALIDA (DESCARGA) DE UN MOLINO

8.3.3. Harneros Vibratorios

Es el equipo más utilizado en el procesamiento de minerales. Su mayor aplicación está en los circuitos de chancado. Está constituido por una malla de acero o plancha de Prof. Nelson Gallardo Departamento de Ingeniería

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INTRODUCCION A LA METALURGIA IN-415goma perforada montada en un marco, al cual se le induce una vibración vertical en forma mecánica o eléctrica. Esto es, mediante solenoides unidos al marco, o mediante una polea excéntrica o descompensada. Todo este sistema está montado sobre resortes o soportes de goma.

Como ya se planteó, se induce vibración al harnero para que, disminuyendo el bloqueo de la superficie y provocando segregación de la cama de material, se aumente la eficiencia de separación. Sin embargo, un movimiento muy amplio, reduce la eficiencia, ya que las partículas tienden a rebotar sobre la superficie disminuyendo el número de contactos con ella. Frecuencias altas se utilizan preferentemente con flujos altos, ya que la altura de la cama de partículas amortigua la tendencia a rebotar.

Los harneros vibratorios son anchos y de poca profundidad, provista de fondos perforados. Estos tienen inclinaciones comprendidas entre cero y 35 grados, y las frecuencias de sacudida oscilan entre 600 y 3600 min..

La eficiencia de estos harneros tienden a ser inferior a las cilíndricas y de sacudidas en el caso de aquellas que tienen inclinaciones superiores a los 25 grados, que constituyen la inmensa mayoría. Como ocurre con todos los harneros el rendimiento es tanto menor cuando más fina es la malla, ya que esto tiende a disminuir los efectos de la fuerza de gravedad.

La mayoría de los harneros se utilizan para separar partículas, en conjunto con operaciones de chancado, aunque existen una serie de aplicaciones diferentes.

En la siguiente Tabla se encuentra resumido el campo de aplicación de la operación de harneado. Tabla VIII-1

Operación y descripción Tipo de HarneroDescarte :Remover parte del sobre-tamaño desde una alimentación donde predominan finos.

Grueso : GrizzlyIntermedio y fino: Idéntico al usado en separación

Separación, gruesos :Separación de tamaños de 4,75 mm. o mayores.

Separación intermedia :Rango de 4,75 mm. a 425 micrones.

Separación fina :separación menor a 425 micrones.

Harneros vibratorios, horizontales o inclinados.

Harneros vibratorios, alta velocidad y harneros centrífugos. Malla estática.Harnero alta frecuencia.

Separación sólido y líquido :Extracción de agua libre de una mezcla bifásica.

Harnero horizontal vibratorio.Harnero centrífugo



Tamaño 4,75 mm. o superior. (Trommel).Mallas estáticas.

Deslamado, concentración. Harneros vibratorios y centrífugos.

8.3.4. Superficie de Harneado

El tipo de superficie a utilizar en una aplicación específica depende de la abertura requerida y de la naturaleza del trabajo.

Para la operación con partículas de gran tamaño, como el flujo de alimentación a la planta desde la mina o la alimentación a chancadores primarios, se utiliza el sistema de barras en paralelos (parrillas) debido a su mayor resistencia física.

Las mallas de alambre de acero son las superficies de más amplio uso, especialmente en los circuitos de chancado secundario y terciario. Se encuentran con aberturas cuadradas o rectangulares con diversas tramas. Utilizándose las cuadradas preferentemente para partículas gruesas y las rectangulares para partículas finas o materiales que al fracturarse tienden a formar láminas como es el caso de la mica.

La placa perforada es también otro tipo de superficie de separación utilizada en la industria. Estas placas pueden ser, de acero con aberturas circulares o cuadradas y cada vez con mayor frecuencia, de goma de poliuretano debido a su mayor resistencia experimental que indica una vida cinco veces superior de este tipo de superficies respecto de la malla de alambre.

8.4. Análisis Granulométrico a Nivel Industrial

Una adecuada caracterización de las partículas, es un requisito para cuantificar el comportamiento de un sistema particulado, como lo es una mena proveniente de la mina, en que los tamaños pueden variar desde un metro hasta un micrón de diámetro.

En un circuito de molienda esta caracterización permite determinar la calidad de la molienda, y establecer el grado de liberación de las partículas valiosas desde la ganga.

En una etapa de separación, el análisis del tamaño de los productos se usa para determinar el tamaño óptimo de alimentación al proceso para alcanzar la máxima eficiencia, y así, minimizar cualquier posible pérdida que ocurra en la Planta.

Así, un método para análisis de tamaño de partícula debe ser exacto y confiable, ya que se pueden hacer cambios importantes en la operación de la planta basados en los resultados de las pruebas de laboratorio.



A través del tiempo se han planteado diversas formas de caracterizar el tamaño de una partícula basadas principalmente en la aplicación que se hará de él o en el método utilizado para determinarlo (Tamaño de Feret, diámetro equivalente, diámetro superficial, diámetro de Stokes, etc.).

8.4.1. Forma de las Partículas

Los datos registrados de cualquier análisis de tamaños se deben, acompañar, cuando sea posible, de alguna observación que indique la forma aproximada de las partículas. Generalmente las descripciones como "granular" o "acicular" son bastante adecuadas para indicar la forma aproximada de la partícula en cuestión. Algunos de éstos términos son los siguientes:

Acicular : Forma de aguja. Angular : Forma puntiaguda o forma burdamente poliédrica. Cristalina : Forma geométrica libremente desarrollada en un medio fluido. Dendrítico : Ramificaciones en forma cristalina. Fibroso : Regular o irregularmente filamentado. Escamoso : En forma de hojas o láminas. Granular : Tiene aprox. una misma forma irregular, equidimensional. Irregular : Carece de cualquier simetría. Nodular : Tiene forma redonda irregular. Esférica : Forma globular.

Entonces la unidad de trabajo para describir la materia, es la partícula; y el tamaño de la partícula es una descripción de su extensión en el espacio. Esta descripción puede describirse en forma lineal (diámetro), área o volumen.

8.4.2. Equipos utilizados en el Análisis Granulométrico

Existen diversas ordenaciones de tamices , según la progresión en que se disminuyan las aberturas de las mallas. Cada ordenación particular recibe el nombre de serie. Citaremos como ejemplo las series de tamices siguientes:

ISO, vigentes desde 1967. NF, X11-501, vigentes desde 1970, Francia. ASTM, E11-70, vigente desde 1970, USA y Canadá. Tyler, USA.

Cada tamiz está constituido por un bastidor metálico, que puede ser de acero inoxidable o latón, y una malla colocada cerrando el fondo del bastidor, la cual está tejida con hilos de acero inoxidable o de bronce. Ver Figura 8.2.



Para facilitar el paso de las partículas de una porción de muestra a través de las mallas de una serie de tamices se sacude la columna de tamices, por 10 a 15 minutos, en equipos mecánicos destinados a ese efecto. Para esta función se ofrecen los equipos llamados en general Shaker y el tipo RO-TAP (ver Figura 8.3.), las primeras provocan vibración en la serie y los segundos imprimen a las partículas un movimiento rotativo excéntrico horizontal y un movimiento brusco vertical.

Figura 8.2. TAMIZ TYLER



Figura 8.3. RO - TAP


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