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UNIDAD III

Molienda

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Pag. 8Unidad III

Unidad IIIPag. 9

Unidad III: Molienda

Indice

INTRODUCCIN.3GENERALIDADES3CONSUMO DE ENERGA EN MOLIENDA4MOLINOS DE BOLAS6CONTROL DE LAS VARIABLES DE UN MOLINO9QUE PARMETROS ACTAN SOBRE UN MOLINO?11QU SON LOS MOLINOS AUTGENOS?18MECANISMOS DE MOLIENDA EN UN MOLINO SAG18CARACTERSTICAS Y MODOS DE OPERACIN DE UN MOLINO SAG182.2.3COMPARACIN ENTRE MOLIENDA SAG Y CONVENCIONAL18CIRCUITOS DE MOLIENDA20RESUMEN DE LA UNIDAD20

UNIDAD IIIMOLIENDA

1. INTRODUCCIN

Las operaciones de concentracin de minerales se llevan a cabo bajo un determinado tamao de partcula, con la cual se conseguir llegar al grado de liberacin adecuado. En la molienda se conseguir completar el grado de liberacin necesario para la etapa de concentracin. Sin embargo no todas las operaciones de concentracin de minerales requieren de esta etapa.

La presente unidad estudia los diferentes tipos de molinos barras, bolas y autgenos, y en ella se analizar sus principales variables que influyen en su rendimiento.

Mencin especial son los nuevos tipos de molienda semiautgena de reciente introduccin en plantas concentradoras peruanas. Estos tipos de molinos constituyen un avance importante en las operaciones de conminucin de minerales y que representan los ms altos costos operativos en la planta.

OBJETIVOS

Revisar los fundamentos de las operaciones de molienda de minerales. Identificar las variables operativas de mayor incidencia en el rendimiento de los molinos. Analizar los problemas operativos comunes que se presentan en los molinos convencionales.

2. GENERALIDADES

Fig. 3.1 Grfico de la seccin de molienda en una planta concentradora.

La molienda es una operacin que permite la reduccin del tamao de la materia hasta tener una granulometra final deseada, mediante los diversos aparatos que trabajan por choques, aplastamiento o desgaste.

En esta operacin de molienda, es donde se realiza la verdadera liberacin de los minerales valiosos y se encuentra en condiciones de ser separados de sus acompaantes.

Por lo general, la molienda est precedida de una seccin de trituracin y por lo tanto, la granulometra de los minerales que entran a la seccin molienda es casi uniforme.

Los tamaos pueden variar de un F80 de 20 mm (20 000 micrones) a unos 5 mm (5 000 micrones), hasta obtener un producto de P80, variando normalmente entre unas 200 mallas por pulgada lineal (74 micrones) hasta 100 mallas (147 micrones).

2.1. CONSUMO DE ENERGA EN MOLIENDA

Para calcular la potencia necesaria para moler un mineral pre-chancado de un F80 a un producto de P80, se utiliza la frmula de Bond, que en su forma simplificada (sujeta a modificarse por factores de correccin) y se expresa por:

W 10WiP80 1 F80 1 KWH / T

22 Ejemplo Prctico

Siguiendo el ejemplo anterior, supongamos Wi =15 kWh/Tc; F80 =10 000 micrones y P80 =147 micrones, se tendr entonces: W = 150 (0,08 0,.01) = 10,5 KWh/Tc.

Esta cifra debe compararse con 0,34 kWh/Tc calculado para el chancado primario, destacando de este modo el alto costo de la molienda por concepto de consumo de energa, fuerza del desgaste de forros, medios de molienda, etc. Lo que convierte esta operacin en la ms onerosa del proceso de separacin y concentracin de los minerales.

Cmo se clasifican los molinos?

Segn su aplicacin y el tipo de medios de molienda empleados, podemos catalogar a los molinos de la siguiente manera.

MOLINOSAUTGENOSBARRASBOLAS

MOLINOS DE BARRASGeneralmente empleados para molienda primaria, algo as como etapa intermedia entre chancado y molienda (por ejemplo: cuando la presencia de arcilla o panizo en el mineral dificulta el chancado fino). Se caracterizan por una razn largo/dimetro del cilindro mayor de 1,5:1. Por las limitaciones mecnicas en el largo de las barras, existen limitaciones en la dimensin y la capacidad de este tipo de molinos, que recientemente comienza a perder preferencia (aunque an operan en numerosas plantas de la sierra peruana).

Fig. 3.2 Corte esquemtico de un molino de bolas.

MOLINO DE BOLASOperan con bolas de hierro (o aleaciones antiabrasivas especiales) fundido o acero forjado, con razones de largo/da, 1,5:1 o menos. El dimetro de bolas usadas vara entre 4 para molienda gruesa y para molienda fina y remolienda de concentrados u otros productos intermedios (fig. 3.2).

MOLINOS AUTGENOS (O SEMIAUTGENOS)Se caracterizan por una relacin largo/dimetro de 0,5:1, basada en el gran dimetro requerido para aumentar el efecto de cascadeo de los trozos grandes de mineral que intervienen en el proceso de molienda.

2.1.1. MOLINOS DE BOLAS

Estos pueden ser utilizados como molinos de molienda primaria, secundaria y remolienda. Los molinos de bolas para molienda primaria son de forma cilndrica y de gran tamao y en su interior la carga moledora o bolas tambin son de gran dimetro (3-4 ), ocupan el 45% delvolumen del molino y trabajan en circuito abierto. En el caso de molinos de bolas de molienda secundaria y de remolienda por lo general son de forma tubular, es decir, su dimetro es ligeramente menos que su largo y trabajan en circuito cerrado con clasificadores mecnicos (rastrillos, espirales) o hidrociclones para maximizar su rendimiento y para evitar sobremolienda que es perjudicial para la concentracin.

La velocidad perifrica del casco tendr un efecto decisivo sobre la efectividad de la accin de molienda del medio: si su velocidad fuese demasiado baja, no hubiese efecto de cascadeo, si fuera demasiado alta, las bolas o barras quedaran adheridas a la pared del cilindro por la fuerza centrfuga e igualmente declinara la accin del medio (fig. 3.4). Es costumbre designar la velocidad a la que se producira el efecto centrfugo del medio, como velocidad crtica, como sigue:

76,63DNc (D. interior, pies)42,3DNc (D. interior, m)

Fig. 3.3 Corte esquemtico de un molino de bolas.

La velocidad de operacin (Nc) se expresa en % de velocidad crtica, que para molinos de bolas se sita entre 65% y 75% en promedio, mientras que el rango preferido para molinos de barras sera 60% a 68% (mx. 70%) de la velocidad crtica.

Los molinos de barras o de bolas pueden funcionar segn dos regmenes distintos y se admite la teora siguiente:

Si la velocidad de rotacin es relativamente lentaLos cuerpos moledores rozan sobre el recubrimiento delmolino; rodando unos sobre otros siguiendo una trayectoria aproximadamente circular concntrico alrededor de una zona ms o menos estacionaria llamada zona muerta. La molienda se realiza por friccin interviniendo siempre fuerzas de cizallamiento. A este rgimen de funcionamiento de un molino se le llama marcha en cascada.

Si la velocidad de rotacin es ms rpidaLoscuerposmoledoressiguenunatrayectoriaquecomprende parte en cada libre, donde poseen una energacintica elevada. La molienda se realiza por choques, lo que permite asegurar una molienda fina de materiales duros y abrasivos.Cuando un molino funciona con ste rgimen se le dice

Figura 3.4. - Ilustracin del movimiento de la carga de un molino operando a una velocidad normal.

2.1.2. CONTROL DE LAS VARIABLES DE UN MOLINO

Son los factores que al regular stos determinan una mayor capacidad en el molino. Estas variables son las siguientes:

VARIABLES EN UN MOLINOCarga de mineralAlimentacin de aguaCarga moledora

CARGA DE MINERAL

La alimentacin de mineral a los molinos (fig. 3.5) debe de ser en cantidad constante (peso), para tal efecto los alimentadores de mineral deben de cumplir con esta funcin, adems, en casi todas las plantas existen balanzas automticas que registran el peso de mineral alimentado a los molinos, van acumulando stos para referirlo al tratamiento diario. La alimentacin de mineral a los molinos debe de cumplir la regularidad en tamao, es decir, que el tamao de las partculas de mineral alimentado al molino, una vez determinado ste (que debe ser el ms apropiado para el tipo de mineral), se debe de cumplir con alimentar el mineral a ese tamao. Ejemplo: 20%+Malla 65.

Fig. 3.5 Molino en planta concentradora.

La carga de mineral se controla realizando los anlisis de malla del mineral que se alimenta al molino y del producto de ste, es decir, de la descarga. La alimentacin de carga se controla a un molino se debe procurar que sea la mxima posible. Es por eso que si entra al molino muy poca carga, habr prdida de tonelaje y se gastarn intilmente cuerpos moledores y blindajes; si por el contrario, entra demasiada carga de mineral, el molino se sobrecargar y al descargarlo se perder tiempo y tonelaje.

ALIMENTACIN DE AGUA

Esta variable se controla tomando la densidad de descarga de los molinos, esta densidad debe estar entre ciertos lmites, si sta es demasiado baja quiere decir que en el molino hay una mayor cantidad de agua que la requerida, por lo tanto el molino no muele ya que las partculas de mineral tienen una mayor velocidad de desplazamiento saliendo la pulpa con mucha rapidez y as no le permite al molino entregar un producto de las especificaciones en malla requerida; cuando hay muy poca agua quiere decir que la densidad es muy alta, tal que la carga avanza muy lentamente en el molino perdiendo capacidad lo que motivar estar ms bajo de lo normal. Por otro lado cuando la alimentacin de agua es deficiente, el barro se vuelve muy espeso alrededor de las bolas o barras impidiendo buenos golpes porque el barro los amortigua, por lo tanto no habr buena molienda.

Carga moledoraEsta carga est dada por la carga inicial recomendada en los catlogos del fabricante y para la carga diaria, por los datos estadsticos de operacin de cada planta, para la alimentacin en el tamao de bolas, dimetro de las barras. Juegan un papel importante la estadstica de la carga diaria y de los anlisis granulomtricos que se realizan en laboratorio experimental. El consumo de los cuerpos moledores en unaplanta est dado en funcin al tonelaje tratado, a la dureza del mineral, al tamao de la carga de mineral alimentado y ala finura de la molienda, o sea, al producto de la malla a la que se quiere llegar.

Control de las variables de un molino

Toda molienda (fig. 3.6) se reduce a administrar y controlar correctamente las variables. Estas variables se pueden controlar por:

El sonido de las barras o bolas en el molino:

Este sonido nos seala la cantidad de carga dentro del molino y debe ser ligeramente claro. Si las bolas hacen un ruido muy serio es porque el molino esta sobrecargado, por exceso de carga o poco agua. Si el ruido es excesivo es porque el molino est descargado o vaco por poca carga o exceso de agua.

La densidad de la descarga del molinoEs tambin una manera de controlar las variables agua y carga. El porcentaje de slidos en la molienda debe de mantenerse cerca del 67%, equivalente a 2 500 3 500 g/l de densidad.

El amperaje:Mediante el ampermetro, que es un aparato elctrico que est conectado con el motor elctrico del molino. Su misin es sealar cul es el amperaje o consumo de corriente elctrica que hace el motor. El ampermetro debe marcar entre determinados lmites, por lo general en los molinos, una bajada del amperaje indica exceso de carga. Una subida del amperaje indica falta de mineral porque la carga moledora golpea el blindaje.

2.1.3. QUE PARMETROS ACTAN SOBRE UN MOLINO? Blindajes: (conocidos tambin como forros o chaquetas).El interior de los molinos est revestido con placas de blindaje. Existen diferentes formas de placas de blindaje para aumentar el rendimiento del molino, la regularidad de la molienda, disminuir el desgaste, as como el consumo de energa por tonelaje producida. Los materiales empleados en la fabricacin de los blindajes dependen esencialmente del tipo de material que se va a moler y a las condiciones en las que se va a moler.

La importancia de los choques aumenta con al dimensin de los cuerpos moledores, el dimetro del molino, la velocidad de rotacin, mientras que un fuerte coeficiente de relleno disminuye la intensidad.

El desgaste de los cuerpos moledores y de los blindajes es hasta 15 veces ms elevado en el ambiente hmedo que en el ambiente seco.

De una manera general los materiales destinados a la molienda deben estar provistos para resistir a la abrasin sobre choques repetidos, no deben romperse ni deformarse.

Actualmente se fabrican y utilizan blindajes de goma o jebe, con o sin estructura metlica interna. Las experiencias realizadas con este tipo de blindajes demuestran una mayor duracin o resistencia a la abrasin con respecto a los blindajes metlicos.

Fig. 3.6 Seccin de molienda.

Cuerpos moledores

En los molinos de bolas, los cuerpos moledores son bolas generalmente esfricas. En la fabricacin de bolas intervienen una serie de aleaciones, siendo el material base el acero al carbono. A ste se le agrega Ni, Cr, Mo, V, con el objeto de aumentar alguna propiedad especfica como puede ser dureza, permeabilidad, etc. La determinacin del tamao adecuado de las bolas se hace de acuerdo a pruebas en planta porque ests dependen mucho del material a moler y el producto a obtener.

Porcentajes de slidos en las pulpas

En la molienda hmeda, la humedad de molienda es mxima cuando el porcentaje de los slidos en la pulpa alcanza a 75 80% para los molinos de bolas y 70% para los molinos de barras.

Si la pulpa es espesa, los cuerpos moledores son envueltos en mineral, lo que aumenta la capacidad de molienda; si por el contrario la pulpa es diluida, los cuerpos moledores no son cubiertos por mineral y la molienda es menos selectiva.

Dimensin del molino

La produccin de nuevas superficies es proporcional a la longitud del molino y a la potencia de 2,5 de su dimetro (D^2,5).

2.2. QU SON LOS MOLINOS AUTGENOS?

Que son los molinos autgenos?

La molienda autgena puede definirse en forma general, como un mtodo de reduccin de tamao en el cual los medios moledores estn formados principalmente por trozos de la mena que se procesa. Si los pedazos de roca utilizados como medio moledor son trozos redondeados que han sido seleccionados de una etapa de molienda previa, entonces se habla de molienda por guijarros (o pebbles). En algunos casos, se agregan bolas de acero para mejorar la accin de la carga, con lo cual la molienda deja de ser autgena pura (FAG) y pasa a convertirse en molienda semiautgena (SAG).

Un molino semiautgeno, es entonces, un molino rotatorio cuya carga es mineral proveniente en forma directa de la mina o que ha pasado por un chancado primario. La cantidad de bolas de acero agregadas para mejorar la accin moledora, representa entre un 4 y 15% del volumen total del molino. Estas bolas generalmente son de tamaos mayores a 3 de dimetro.

Dado que las propias fracciones gruesas actan como medio de molienda, la carga de alimentacin debe contener una fraccin gruesa con la superficie calidad y competencia como medio de molienda (dureza), para impactar y friccionar las fracciones de menor granulometra de la carga, hasta reducir su tamao.

Los molinos autgenos y semiautgenos son molinos rotatorios que se caracterizan por su gran dimetro en comparacin con el largo. El molino SAG a implementarse en Antamina es de 38 x 19.

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2.2.1. MECANISMOS DE MOLIENDA EN UN MOLINO SAG

Molienda por impactoMolienda por compresinMecanismosdeConminucinMolienda por abrasin

DEFINICIN DEL MECANISMO DE CONMINUCIN

La molienda por impacto ocurre cuando la energa aplicada es mucho mayor que la que se necesita para romper la partcula. Con estas condiciones la partcula se rompe en muchos pedazos con un amplio rango de tamaos. Esto sucede, por ejemplo, cuando las bolas de gran tamao (5 pulgadas) son levantadas con suficiente energa, como para que se separen de la carga y caigan golpeando violentamente el mineral que se encuentra al pi del molino.

La molienda por compresin ocurre cuando la energa aplicada es la necesaria para llevar la partcula justo a su punto de fractura, rompindola en unos pocos pedazos. Esta situacin se produce, por ejemplo, por la acin de las bolas y rocas de gran tamao, al rodar hacia el pie de la carga, sobre partculas de tamao intermedio y fino.

Finalmente, la molienda por abrasin ocurre cuando la energa aplicada es insuficiente para producir un quiebre de la partcula y ms bien se produce una fractura localizada. Este tipo de molienda ocurre entre las rocas que estn en contacto, las cuales se desgastan hasta que son suficientemente pequeas como para ser fracturadas por las bolas o partculas mayores. La fig. 3.3 muestra los mecanismo descritos y la fig. 3.4 muestra un esquema de lo que ocurre en el molino.

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2.2.2. CARACTERSTICAS Y MODOS DE OPERACIN DE UN MOLINO SAG

Los molinos autgenos y semiautgenos operan con parrilla de descarga para evitar la salida de material grueso del molino, alternativa ms eficiente que la descarga para la parrilla una vez que el molino se encuentre en operacin. Lo usual es encontrar parrillas con aberturas de hasta 3 (fig. 3.7).

Considerando que la parrilla se descarga realiza una operacin de clasificacin del material que puede salir del molino, se asocia a tal operacin un determinado factor de eficiencia, debido a que habr una fraccin de mineral de tamao ms pequeo que el tamao de la abertura de la parrilla, que ser retenida en el molino.

Accin de los medios moledoresClasificacin de salidaImpactoMasa de mineral retenido Produc tos de molien daProductoCompresinAlimentacinParrilla de descargaAbrasin

Volumen interior de molino

Figura 3.7. - Representacin de un molino autgeno con sus mecanismos de molienda y clasificacin de salida.

Se puede asumir que el flujo de descarga a travs de la parrilla es proporcional a la masa de mineral fino retenido en el molino. Esto significa que para balancear un aumento del flujo de entrada con una mayor descarga, necesariamente el volumen de pulpa en el molino debe aumentar proporcionalmente, si las dems condiciones permanecen constantes.

En la molienda convencional por bolas, cuando el flujo de alimentacin al molino aumenta el mineral es descargado ms rpidamente. Sin embrago, debido a que la potencia demandada por este tipo de molinos depende principalmente de la carga de bolas, el valor de ella permanece invariable al cambio de flujo. En consecuencia, la misma energa es utilizada para moler un flujo mayor de mineral y la distribucin de tamaos delproducto se vuelve ms gruesa. Por el contrario, si el flujo de alimentacin disminuye, se dispondr de la misma energa para moler una menor cantidad de mineral por lo que se obtendr un producto ms fino.

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Para los molinos semiautgenos, por otra parte, se ha encontrado que la tasa de alimentacin tiene un efecto muy pequeo en la distribucin de tamaos del producto y que existe un flujo mximo con el cual se obtiene una operacin estable. Esto se debe a que el aumentar el flujo de alimentacin, se produce una incremento de la tasa a la cual se muele el mineral, resultando una operacin balanceada.

El aumento de la tasa de molienda se debe a una mayor acumulacin de material grueso dentro del molino, que no repercute en un aumento de tamao del producto, por la accin de la parrilla de descarga. La acumulacin de material en el molino eleva el nivel de llenado, y con esto se produce un aumento de la potencia tomada por el motor.

El efecto final es que la energa neta disponible por tonelada de mineral permanece prcticamente constante, sin que se afecte la distribucin de tamaos del productoSin embargo, se puede llegar a una situacin de desequilibrio entre las tasas de molienda y alimentacin, que provocan un rpido llenado del molino y una operacin con molino ahogado. Este desequilibrio se produce a partir del punto en que un aumento en la tasa de alimentacin ya no genera el aumento necesario en la tasa de molienda.

PotencLa fig. 3.8 muestra cualitativamente la relacin entre el tonelaje y la potencia que se obtiene en un molino autgeno.

Zona inestableZona estableFlujo de alimentacin

Figura 3.8. - Relacin entre el tonelaje de alimentacin y la potenciaen un molino autgeno.

La maximacin de tonelaje en un molino semiautgeno, en condiciones ideales, estara asociada a una tasa de alimentacin que mantuviera la potencia cerca del valor mximo.

En la operacin real, esto no ocurre y la potencia mxima est determinada, adems, por el resto de las condiciones de operacin y con las caractersticas del mineral. Por todo lo anterior, es conveniente tener implementado un controlador que busque en forma automtica las condiciones de operacin que lleven al uso de potencia mxima.

La carga del molino autgeno estar fuertemente determinada por la distribucin de tamaos en la alimentacin al molino, dado que los tamaos grandes son indispensables para permitir que el mineral acte simultneamente como agente de molienda y como material sometido a molienda. Una alimentacin con insuficientes partculas de gran tamao genera el problema conocido como acumulacin de un tamao crtico o acumulacin de partculas pequeas e intermedias.

Figura 3.9. - Molino SAG en un circuito de molienda.

Figura 3.10. - Circuito SAG

2.2.3. COMPARACIN ENTRE MOLIENDA SAG Y CONVENCIONAL

VENTAJAS DE LAMOLIENDA SAGa) Ventajas tcnicas de la molienda SAGMenor nmero de etapas en el proceso, por la eliminacindel chancado secundario y terciario de las operaciones anexas.Menorconsumosdeacerodedesgastepararevestimientos y medios de molienda en general.m2Mayor capacidad especfica en TPH porde terrenoocupado (ventaja importante en faenas de cordillera).Mejor comportamiento operacional frente a minerales que presentan contenido de arcillas.Mayor cintica de adecuacin de parmetros de molienda frente a cambio de dureza.Disminucin en el requerimiento de recursos humanos.b) Ventajas econmicas de la molienda SAGMenor inversin (costo de capital) total de la planta.El costo global de operacin puede ser menor o al menos competitivo.

Desventajasmolienda SAGMenor tiempo de disponibilidad de la planta demolienda (90% vs. 95%)Mayor inestabilidad operacional (altas fluctuaciones). Mayor consumo de energaRequiere personal de mayor nivel educacional.

2.3. CIRCUITOS DE MOLIENDA

La molienda se realiza en varias etapas involucrando molinos de barras, bolas y autgenos en algunos casos. Es poco habitual moler el mineral en una sola etapa para obtener los rangos de tamao necesarios en el proceso de concentracin subsiguiente, ya que los consumos enrgicos resultan mucho ms altos que cuando se reduce de tamao en varias etapas.

Circuitos abiertosCuando el mineral pasa a travs de los molinos sin una etapa de clasificacin paralela.

Circuitos cerradosCuando el molino trabaja con un clasificador cuyo producto grueso retorna de nuevo al molino, mientras que el fino pasa directamente a la etapa siguiente.

Se utilizan para evitar la sobremolienda en la cual el hidrocicln trabaja en circuito cerrado con el molino, logrando una disminucin sustancial en el consumo energtico al evacuar del circuito el material ya molido, al tamao deseado. Un circuito abierto que moliera a este mismo tamao, consumira una cantidad mayor de energa y originara una elevada proporcin de finos.

3. RESUMEN DE LA UNIDAD

La molienda de los minerales se concibe como una operacin complementaria de la conminucin, con la cual se completar la liberacin de la especie mineral valiosa.

Se distinguen 3 tipos de molinos, los de barras, los de bolas y los autgenos. Dentro de ellos los molinos de barras estn quedando en desuso por los problemas operativos que presentan.

Los ms ampliamente usados son actualmente los molinos de bolas de diferentes dimetros. Sus variables principales son la carga de mineral, la alimentacin de agua y la carga moledora, los cuales influyen notablemente en la eficiencia del grado de molienda.

Se puede estimar la potencia de energa necesaria que consumir el molino mediante la frmula de Bond, para lo cual ser necesario realizar anlisis granulomtricos a fin de determinar los valores de P80 y F80.

Uno de los grandes avances en las operaciones de conminucin han sido, sin duda, los molinos semiautgenos de gran capacidad, caudal y de evacuacin rpida de los productos molidos. Los molinos SAG son cilindros de gran dimetro que giran alrededor de su eje horizontal y dimetros que alcanzan hasta 10 m. Estos tipos de molinos presentan algunas ventajas considerables respecto a los molinos ce casco convencionales.

Un aspecto muy importante en los molinos es la velocidad perifrica del casco que tiene un efecto decisivo sobre la efectividad de la accin de molienda del medio. Es costumbre designar la velocidad a la que se producira el efecto centrfugo del medio, como velocidad crtica.

FIN DE LA UNIDAD