informe de laboratorio de operaciones unitarias molienda

5/28/2018 Informe de Laboratorio de Operaciones Unitarias Molienda

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Operaciones en Ingenieria Qumica

Molienda

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MOLIENDA

I. OBJETIVOS: Medir y comparar la capacidad real de una mquina de molienda. Determinar la distribucin granulomtrica en un equipo de molienda en la alimentacin. Estudiar el comportamiento de las bolas de molienda de diferentes tamaos en el molino

en funcionamiento.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

Molienda:La molienda es una operacin unitaria de gran importancia en la industria. Implica unatrasformacin fsica (reduccin de tamao) sin alterar su naturaleza. La operacin se llevaa cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecnicos hasta el tamaodeseado.Los mtodos que usualmente que usan en los equipos de molienda son compresin,impacto, frotamiento de cizalla y cortado.

Las principales mquinas para molienda son:Molinos (intermedios y finos)

1. Molino de martillos2. Molinos de rodillos de compresin

-Molino de tazn.-Molino de rodillos.

3. Molinos de friccin.4. Molinos revolvedores.

-Molino de barras-Molino de bolas.-Molino de tubos.

Molinos ultra finos.-Molinos de martillos con clasificacin interna.-Molinos de flujo energtico.-Molinos agitadores.La operacin de molienda se realiza en varias etapas:

La primera etapaconsiste en fraccionar slidos de gran tamao. Para ello se utilizan lostrituradores o molinos primarios. Los ms utilizados son: el de martillos, muy comn en laindustria cementera, y el de mandbulas.Los trituradores de quijadas o molinos de mandbulas se dividen en tres gruposprincipales: Blake, Dodge y excntricos. La alimentacin se recibe entre las mandbulasque forman una "V". Una de las mandbulas es fija, y la otra tiene un movimientoalternativo en un plano horizontal. Est seccionado por una excntrica, de modo queaplica un gran esfuerzo de compresin sobre los trozos atrapados en las mandbulas.La posicin inclinada de la quijada mvil determina una obstruccin al material portriturarse cuanto ms abajo se encuentre ste, de tal forma que el material se vaacercando a la boca donde es triturado.La abertura de la boca puede ser regulada y con esto poder tener variaciones en lagranulometra obtenida de este triturador.


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La segunda etapa sirve para reducir el tamao con ms control, manejndose tamaosintermedios y finos. Para esta etapa el molino ms empleado en la industria es el molinode bolas.El molino de bolas o de guijarros lleva a cabo la mayor parte de la reduccin por impacto.Cuando ste gira sobre su propio eje, provoca que las bolas caigan en cascada desde laaltura mxima del molino. Esta accin causa un golpeteo sobre el material a moler;adems de un buen mezclado del material. De esta manera la molienda es uniforme.El molino de bolas a escala industrial trabaja con flujo continuo teniendo dos cmaras ensu interior; la primera contiene bolas grandes de dos a tres pulgadas de dimetro,mientras la segunda tendr bolas de 1 a 1 1/2 pulgadas. Estos molinos generalmentetrabajan en circuito cerrado.

Tamizado:La separacin de materiales slidos por su tamao es importante para la produccin dediferentes productos (ej. arenas slicas). Adems de lo anterior, se utiliza para el anlisisgranulomtrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de stos y para

control de molienda de diversos productos o materias primas (cemento, caliza, arcilla,etc.).El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasar partedel material y el resto ser retenido por l. Para llevar a cabo el tamizado es requisito queexista vibracin para permitir que el material ms fino traspase el tamiz.De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura esla siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de unproducto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirn N-1 tamices.Los tipos de tamices que vibran rpidamente con pequeas amplitudes se les llaman"Tamices Vibratorios". Las vibraciones pueden ser generadas mecnica o elctricamente.Las vibraciones mecnicas usualmente son transmitidas por excntricos de alta velocidad

hacia la cubierta de la unidad, y de ah hacia los tamices. El rango de vibraciones esaproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto.El tamao de partcula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa obien por la que queda retenida, as se puede tener el perfil de distribucin de los grnulosen el tamizador de manera grfica. La forma grfica es generalmente la ms usada yexisten muchos mtodos en los que se realiza una presentacin semi-logartmica, la cuales particularmente informativa.

III. PARTE EXPERIMENTAL:

3.1 Equipos y materiales Molino de bolas de 11 de dimetro y de longitud Bolas de molienda de 1 y 2 Tacmetro Mineral

3.2 Procedimiento experimental: Cuarteo de muestras: La muestra total analizada en el proceso de trituracin de quijada nos dejo una muestra

de 5/8 pulgada de tamao, esta se pesa y se cuartea 4 veces.


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La muestra inicial pesa 18 libras. Luego de cuatro cuarteos se obtiene una muestra finalaproximada de 8.1646 kilogramos (incluyendo las probables prdidas).La cual se somete atamizado y el resto incluyendo esta a molienda.

Figura: Cuarteo de la muestra inicial. Tamizado: Se pesa una muestra de 2073 gramos que se proceder a tamizar. Las mallas a utilizar son

las siguientes: 1,2, 4, 5, 6, 8,10, 16, 30, 50 y 100. El resto se guarda para realizar laoperacin de molienda. El tamizado se realiza durante 5 minutos. Se debe tener muchocuidado al colocar las mallas en el ROTAP para evitar prdidas de muestra.

Luego del tamizado se procede a pesar cada malla con su contenido vacio. Luego pesamoscada malla con su contenido respectivo, para finalmente anotar la masa respectiva que nopaso por el tamiz. Todo debe ser anotado minuciosamente para el posterior anlisisgranulomtrico.

Figura: Tamizado de la muestra.

Proceso de molienda: Medir el dimetro y la longitud del molino. Se pesa una muestra de 8164.66 gramos del mineral total que se lleva al molino de bolas.

En el molino se usaron 16 bolas de 2 1/2 pulgadas y 40 bolas de 1 pulgadas. Las razonesde esta eleccin se explican en las conclusiones del presente informe.

La molienda dura 10 minutos. En ese lapso de tiempo se toman medidas de la velocidaddel molino.

Al terminar el proceso de molienda se procede a extraer cuidadosamente el producto. Seextraen primero las bolas grandes y luego las pequeas. Para ello se debe usar una brochao escobilla para tratar de recuperar la mayor cantidad de muestra que se ha quedadoimpregnada en el interior del molino.


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Figura: Recojo de muestra despus de la molienda.

3.3 Datos Experimentales Velocidad del molino. Numero de vueltas=

Tiempo =

Dimetro del molino. Longitud del molino.

Masa de la muestra que ingresa al ROTAP. Anlisis granulomtrico en la alimentacin:Malla Masa total (g) Masa retenida(g)

1 571 47

2 1497 1069

4 930 540

5 496 56

6 462 27

8 526 55

10 404 22

16 571 65

30 571 40

50 571 54

100 571 38

ciego 571 60

V. CLCULOS Y RESULTADOS:

Determinacin de la velocidad critica:Para poder determinar la velocidad crtica (Vc) del molino de bolas comenzamos midiendo

experimentalmente la velocidad con la cual trabaja el molino, para ello tomamos elnmero de vueltas que realiza el molino en cierto tiempo.Luego de algunas mediciones tenemos como promedio el siguiente resultado:

Velocidad del molino (VM) => rpmVM 034.57 Adems tenemos la siguiente relacin:


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Donde:D: Dimetro del molinod: Dimetro del elemento moledor. Si hay 2 tamaos de bolas se toma en cuenta eldimetro de la bola ms grande.

Dimetro del molino: Dimetro de la bola ms grande:

Reemplazando en la ecuacin:

Luego determinamos el porcentaje que representa la velocidad del molino de bolas

respecto a la velocidad crtica:

%6.59%100687.95

034.57%100

rpm

rpm

V

V

C

M

Por lo tanto:

CM VV %6.59Luego lo comparamos con Intervalo de porcentaje recomendado para la velocidad del

molino

CM VV %7565

Es as que comparando MV recomendadocon MV realpodemos observar que este ltimoest cerca del rango recomendado.

Calcular el dimetro de la bola de reemplazo, as como encontrar el nmero y peso debolas de 1 y 2 de bolas que deben ser cargadas al molino. Tamao de la bola de reemplazo:

(

)

Donde:B: Dimetro de la bola de reemplazo, pulg.: Tamao de partcula correspondiente al 80% passing del material alimentado almolino (micrones).Densidad especfica del mineral (g/cc).Wi: ndice de trabajo, kw-h/tonelada corta.%Cs: Porcentaje de la velocidad crtica.


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D: Dimetro interior del molino (pies)

Donde:

D=25.8 cm= 0.8464 piesF80= 48851.9761 micrasK = 335 (Medio Seco)

Wi Rho (g/cc)

Mica 134.5 2.70

Cuarzo 13.57 2.64

Cobre 13.13 3.02

Mineral de hierro 12.84 3.53

Galena 10.19 5.39

Pirita 8.9 3.48

Reemplazando:

(Work Index)*(Densidad especfica) vs Dimetro de la Bola de Reemplazo

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400

B(pulg)

Wi*rho

Series1


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Parmetro que determina la altura que alcanza una bola antes de caer en un molino enfuncionamientoPara una bola dentro del molino :

Fc

mg

De acuerdo a la figura : Fc = mgMv2/ (R-r) = mg

Donde :m = masa de la bolav = velocidad tangencial de la bola

R , r = radios del molino y de la bola, respectivamenteg = aceleracin de la gravedadAdems :V = w(R-r) = 2 pi Nc(R-r)Nos damos cuenta que la altura que alcanza la bola antes de caer se debe a la fuerzacentrpeta sobre ella la cual depende de :Nc : Velocidad de giro del molino

Clculo de la potencia til empleada para la moliendaCon el anlisis granulomtrico a la entrada del molino se obtiene el F80 = 48851.9761

micras sin embargo nos faltara haber hecho un anlisis granulomtrico a la salida delmolino de forma experimental. Nos ayudaremos de las relaciones de reduccin para unmolino de bolas. Se tomar una relacin de reduccin 1/50, por lo tanto el P 80= 977.0395micras. Usamos la ecuacin de Bond:

8080

11**10

FPWFP i

Reemplazando los datos obtenidos:

( ) ( )

P = 4.9167 x 10-3 Wi


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0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 50 100 150

Potenciautil(KW

)

Wi (KWh/ton corta)

Work Index vs Potencia

Series1

El comportamiento de la potencia P (KW) haciendo variar Wi.

Mineral Wi Potencia: P (KW)

Mica 134.5 0.66129615

Cuarzo 13.57 0.06671962Cobre 13.13 0.06455627

Mineral de hierro 12.84 0.06313043

Galena 10.19 0.05010117

Pirita 8.9 0.04375863

VI. DISCUSIONES:

Se necesita graficar los datos segn ambos modelos GGS y RR; y efectuar la regresinlineal para segn el valor del factor R2 poder discernir cul de los 2 modelos se ajustamejor a nuestros valores experimentales y podr representar mejor a nuestra muestra.

Para escoger un valor para el dimetro de la bola de representacin que est incluida en laecuacin para la velocidad crtica se escogi el dimetro de la bola grande.

El valor para el workindex se tom para cada mineral representativo en la muestra , parahallar su respectiva potencia

Experimentalmente obtuvimos aproximadamente que la velocidad de rotacin del molinoera de 57.04 rpm, lo cual nos indica que se estara usando un 59.6 % de la velocidad crticalo cual es muy acertado ya que no se debe superar el valor de la velocidad crtica.


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VII. CONCLUSIONES:

El anlisis granulomtrico es de suma importancia para los clculos necesarios en lo querespecta a las variables usadas en el equipo, como lo son la potencia, nmero de bolas,

etc.

Se necesita ambos datos de tamao del 80% pasante d80 tanto de la muestra de laalimentacin del molino como del producto de la molienda para poder calcular la potenciadel molino y poder efectuar una comparacin con el valor medido experimentalmente dela potencia entregada por el motor.

El peso de la carga de un molino de bolas es de aproximadamente 50 kilos. La molienda determinar el tamao final del mineral para su respectiva separacin o

concentracin, se puede decir que a menor tamao mayor porcentaje de concentracintendremos, a la vez esto requiere un mayor tiempo de operacin y un costo adicional

dentro del proceso.

Es necesario incluir bolas metlicas de distintos tamaos y pesos debido a que siutilizamos material de carga de un mismo tamao y peso nos generar un volumen ofraccin vaca entre las bolas grandes y las otras lo que nos entregar una molienda muygruesa.

VIII. RECOMENDACIONES:

Para la experiencia se debe usar las bolas menos gastadas para evitar cualquier tipo deerror en los clculos. La eficiencia del molino disminuye debido a este factor, gastandoenerga innecesariamente.

Se debe dar mantenimiento al equipo de molino para trabajar ms rpidamente laexperiencia. Durante la prctica slo se pudo usar uno de los molinos.

Los materiales que nos ayudan a realizar el laboratorio deben estar presentes, tales como:alicates para el ajuste de los pernos, reglas o winchas y todos los dems instrumentos parallevar a cabo un buen laboratorio.

En cuanto a los tamices se recomienda que se encuentren presentes los disponiblesposibles; para poder seleccionar de ellos los ms adecuados y as realizar un mejor anlisiscon las muestras.

IX. BIBLIOGRAFA

George granger Brown , Operaciones bsicas de la ingeniera qumicaEditorial Marin S.A. Ilmar Kleis, Priit Kul ,Solid particle erosion: occurrence, prediction and control Oleg D. Neikov, Stanislav Naboychenko, Victor G. Gopienko, Irina V. Frishberg ,Handbook

of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications


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X. ANEXO:

ANLISIS GRANULOMTRICO PARA LA PRODUCCIN INDUSTRIAL DE COBRE A PARTIR DE LACALCOPIRITA

I. INTRODUCCINEl aislamiento de los minerales de cobre en forma de un concentrado requiere que el mineral seatriturado y molido finamente, de manera que los granos de dichos minerales se liberen de losgranos de los otros minerales.El grado necesario de molienda para que la liberacin sea efectiva vara con los tamaos de losminerales; en esta investigacin, se observa que dicho grado solamente puede ser determinado demanera confiable al llevar a cabo pruebas metalrgicas de molienda [3].Las dos razones para la existencia de un tamao ptimo de partcula son:

Las partculas excesivamente grandes provocan que los minerales de cobre se disimulen(entrelacen) en los minerales de la ganga, con lo que se evita su posterior tratamiento de

concentracin.[2] Las partculas excesivamente finas tienden a formar una lama, la cual cubre los minerales

de cobre y disminuye la eficiencia con la cual se flota [2]La liberacin de los granos de mineral requiere normalmente una molienda hasta un tamao, endonde todas las partculas sean menores de 100 um de dimetro [3].

II. FUNDAMENTO TERICOLa molienda es la operacin final de reduccin de tamao o la liberacin de las partculas valiosasdel mineral, para proceder a su concentracin. En esta etapa es necesario reducir su tamao de1, 3/4, 1/2, 3/8, 1/4, hasta un producto de 40 a 80% -200 mallas.

2.1.VARIABLES DE MOLIENDAPara que la molienda sea racional y econmica hay que considerar las siguientes variables ofactores:1. Carga de mineralLa cantidad de carga que se alimenta al molino debe ser controlada, procurando que la carga sealo mximo posible. Si se alimenta poca carga se perder capacidad de molienda y se gastarintilmente bolas y chaquetas. Si se alimenta demasiada carga se sobrecargar el molino y aldescargarlo se perder tiempo y capacidad de molienda.2. Suministro de aguaCuando el mineral y el agua ingresan al molino forman un barro liviano llamado pulpa, que tiene latendencia de pegarse a las bolas o barras, por otro lado el agua ayuda avanzar la carga molida.Cuando la cantidad de agua es excesiva lava la barras o bolas, y cuando ests caen se golpeanentre ellas y no muelen nada. Adems el exceso de agua, saca demasiado rpido la carga y no datiempo a moler, por lo que sale la carga gruesa.Cuando hay poca agua la carga avanza lentamente y la pulpa se vuelve espesa alrededor de lasbarras o bolas, impidiendo buenos golpes porque la pulpa amortigua dichos golpes.


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3. Carga de bolas o barrasEs necesario que el molino siempre tenga su carga normal de medios moledores, porque las barrasy bolas se gastan y es necesario reponerlas.El consumo de las barras y bolas dependen del tonelaje tratado, dureza del mineral, tamao delmineral alimentado y la finura que se desea obteneren la molienda. Diariamente, en la primera guardia debe reponerse el peso de bolas consumidasdel da anterior.Cuando el molino tiene exceso de bolas, se disminuye la capacidad del molino, ya que stasocupan el espacio que corresponde a la carga. Cuando la carga de bolas est por debajo de lonormal, se pierde capacidad moledora porque habr dificultad para llevar al mineral a lagranulometra adecuada.

4. Condiciones de los blindajes

Es conveniente revisar peridicamente la condicin en que se encuentran los blindajes, si estnmuy gastados ya no podrn elevar las bolas a la altura suficiente para que puedan trozar al mineral

grueso.La carga de bolas y la condicin de los blindajes se puede controlar directamente por observacino indirectamente por la disminucin de la capacidad de molienda y por anlisis de mallas delproducto de la molienda.5. Tiempo de moliendaLa permanencia del mineral dentro del molino determina el grado de finura de las partculasliberadas.El grado de finura est en relacin directa con el tiempo de permanencia en el interior del molino.El tiempo de permanencia se regula por medio de la cantidad de agua aadida al molino. Lavariable de operacin principal para determinar la finura de la molienda es el nmero de vecesque la mena pasa por los molinos. [4]

2.2.CLASIFICACIN POR TAMAOSLa molienda requiere cantidades considerables de energa elctrica y tiempo; lo mejor es evitarmoler ms de lo necesario para obtener una recuperacin satisfactoria de cobre. [1]Las operaciones industriales de reduccin de tamao de partcula de costo mnimo, el cual esligeramente ms grande que el de la recuperacin mxima. [3]La reduccin de tamao se realiza teniendo en cuenta:

Molienda en hmedo de las partculas trituradas en molino de bolas, mediante los cualestodas las fuerzas de abrasin, impacto y compresin contribuyen a quebrar la mena. [4]

Una etapa importante en la molienda es tener certeza de que la descarga final del circuitode molienda sea de un tamao de partcula suficientemente fino para lograr unaconcentracin mxima. El material ms grueso debe ser separado y regresado para que sevuelva a someter a molienda.

Es en ese sentido que la clasificacin se denomina a la separacin de un conjunto departculas de tamaos heterogneos en dos porciones; es decir finos y gruesos. Laclasificacin por tamaos se efecta mediante el empleo de una serie de tamices, quepermiten determinar en qu malla se logro la mayor liberacin de mineral de calcopirita.[3]

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