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• Juan Carlos Jara M

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MOLIENDA Y CLASIFICACION

METALURGIA

• “La metalurgia extractiva es la CIENCIA y el ARTE de obtener por medios de tratamientos físicos y químicos un material valioso desde minerales”

ES POR ESO QUE…

La TEORIA que no se ajusta a la PRACTICA no es buena…

… Así como tampoco lo es la PRACTICA que no sigue a la buena TEORIA Dr. Jaime Sepulveda

Conminución COMINUCION

CONCEPTOS ¿Qué es la conminución? Conjunto de técnicas que tienen por finalidad reducir, por acción mecánica externa, un sólido de determinado tamaño en elementos de tamaño menor.

¿Con qué objetivo? Para liberar la especie de valor que se encuentra asociada a la ganga. GANGA

¿Cómo se realiza la conminución? De tres formas: 1.

Compresión.

2.

Impacto.

3.

Cizalle.

ESPECIE DE VALOR

ESFUERZOS RELACIONADO A LA FRACTURA

1.

Compresión.

2.

Impacto.

3.

Cizalle.

TIPOS DE CONMINUCION ¿Cuántos tipos de conminución existen? Existen 3 tipos: 1. Primaria (Mina) 2. Secundaria (Chancador) 3. Terciaria (Molienda)

¿ y qué tipo de molienda existen? De forma global, existen 2 tipos: 1. Molienda Seca. 2. Molienda Húmeda.

EQUIPOS DE CONMINUCIÓN Chancador Giratorio, usado para un chancado primario

EQUIPOS DE CONMINUCIÓN Chancador de Mandíbula, usado como chancado primario

EQUIPOS DE CONMINUCIÓN Chancador de Cono (MP), usados como chancadores secundarios, terciarios y cuaternarios.

TIPOS DE MOLIENDA Los molinos también se clasifican según el cuerpo moledor.

El cuerpo moledor, es aquel material que hará contacto con mineral, y por medio de los 3 tipos de conminución (impacto, abrasión cizalle), disminuirá al hasta el tamaño de liberación de la partícula útil. Según cuerpo moledor se clasifican en: •Molinos de Bolas. •Molinos de Barras. •Molinos Autógenos (FAG). •Molinos Semiautógenos (SAG).

EQUIPOS DE CONMINUCIÓN

Molino de Barras

Molino SAG, semiautogeno

Molino de Bolas

Molino verticales

MOLINO DE REMOLIENDA MHA

 MARCA

: Outotec

 CANTIDAD

:2

 TIPO

: BOLAS (Mol. Húmeda)

 Bolas

: 1 ½” (Forjadas y Fundidas)

DIMENSIONES: 15 x 36 [pies]

 POTENCIA

: 3750 [kw]

 VELOCIDAD : 75 % velocidad crítica.

 VELOCIDAD : 15.1 [r.p.m.]

CIRCUITOS DE MOLIENDA

Flujo

Circuito Directo

Circuito Inverso

Nombre

1

Alimentación Fresca

2

Alimentación Molino

3

Descarga de Molino

4

Agua

5

Alimentación Hidrociclon

6

Descarga de Hidrociclon

7

Rebalse de Hidrociclon

PARAMETRO DE MOLIENDA • Velocidad de Giro.

Velocidad Crítica:

76,63 Nc  D

(RPM)

D: Diámetro interno pies

Ejemplo 1: Calcular velocidad crítica para molino de Planta Magnetita (14,3’ x 35’)

La velocidad de giro de un molino para un determinado proceso, molienda primaria o remolienda, se define como un porcentaje de la velocidad crítica. Por ejemplo, Planta Magnetita, opera con 75% de la velocidad crítica. Ejemplo 2: Determinar velocidad de operación del molino de Planta Magnetita.

PARAMETRO DE MOLIENDA • Consumo Específico de Energía

Potencia(kW ) EE (kWh / tm)  Tratamient o(tm / h) Ejemplo 3: Calcular consumo específico de energía para el molino de Planta Magentita. -Tratamiento: 270 tm/h - Potencia: 3.750 kW

Índice de Bond (Índice de trabajo ó Work Index): XX (kWh/tc)

PARAMETRO DE MOLIENDA •Razón de reducción

Tamaño #

µm

Alim.

Prod.

6

3350

100,0

100,0

8

2360

67,7

96,8

10

1700

57,1

91,9

14

1180

45,0

84,5

X

Curvas Granulométricas 100 90

80

X

80

%Pas. Acumulado

%Pas. Acumulado

80

70

20

850

35,6

77,6

60

28

600

29,9

70,8

35

425

24,6

64,9

48

300

21,3

58,7

65

212

18,9

52,2

100

150

16,8

46,2

150

106

14,9

38,7

200

75

13,0

31,2

270

53

10,5

23,6

325

45

8,5

20,2

50 40 30 20 10 0 10

100

1000

10000

Tamaño (µm) Producto

Alimentación

Razón de Reducción (RR):

F 80 Rr  P80

3.350  2.360 100  67,7  3.350  x 100  80

PARAMETRO DE MOLIENDA Nivel de bolas: Es el nivel porcentual del volumen ocupado por el cuerpo moledor. ¿Porqué cargar bolas? El objetivo de cargar bolas es mantener un nivel de llenado de bolas al interior del molino. Los molinos de MHA tienen un nivel de llenado de:

Diseño

= 40% correspondiente a 305 ton DE ACERO.

Nominal

= 34 - 36% (para no dañar la boca de trunnion). Esto corresponde entre 252 - 267 ton de acero.

¿Cómo medir el nivel de bolas?

Se debe registrar la distancia entre la superficie de bolas y lifter/corazas del nivel superior.

CUERPO MOLEDOR ¿y qué tamaño de bolas es el ideal? Para calcular nuestro tamaño de bolas óptimo debemos tener algunos datos, tales como: Diámetro interno molino. Largo interno de molino. Tamaño de descarte de bolas. % de velocidad crítica de molino. Porcentaje de llenado de bolas aparente. Wi de mineral. F80 de molienda

14,3 35 0,5 75 34 20 190

Luego se ingresa a nuestra formula y…. dB = 4,5 F800,263(ds Wi)0,4 / (N D)0,25

pies pies pulg % % kwh/t um

CUERPO MOLEDOR Por ejemplo, realizando el cálculo tenemos que: dB = 1,33” = 34 mm, pero industrialmente no encontramos de esta medida, es por eso que utilizamos bolas de 1,5” ó de 40mm. ¿Y de qué tipos de bolas tenemos? Aquí en MHA tenemos dos tipos de bolas, Fundidas y Forjadas.

Fundidas

: Magoteaux (40mm)

Forjadas

: Molycop (1,5”)

CUERPO MOLEDOR A ver… si una bola de 1,5” y de 40mm es lo mismo, entonces ¿PORQUÉ

DOS MARCAS DISTINTAS?!! Se realizó un estudio en Huasco donde se comprobó que: - Las bolas fundidas con un contenido de ± 30% en Cr resistían mejor el desgate por acción del tipo de pulpa (abrasiva). - Técnica y económicamente factible, la distribución entre bolas fundidas (Magoteaux 40mm) y forjadas (Molycop 1.5”) fue entre 30 a 50% de bolas fundidas. ¿Y qué distribución tenemos nosotros? Nuestro carguío tiene la siguiente distribución: Fundidas

: 35%

Forjadas

: 65%

CARGUÍO DE BOLAS ¿Cómo se calcula el carguío de bolas? Por medio de un estudio, se ha determinado que la tasa de consumo de acero es de 280 g/ton (gramos de acero por cada tonelada alimentada al sistema de molienda).

Entonces el acero consumido por día es:

Ton día acero consumido = 280 g/ton * tms día alimentadas a molienda*1x106 Así, si hemos alimentado al sistema de molienda 6.480 tms/día, habremos consumidos 1,81 ton de acero.

CARGUÍO DE BOLAS ¿Porqué no cargamos todos los días? Tenemos como limitante, el tipo de almacenamiento de las bolas, tambores. Tomando en cuenta que… Fundidas

: ± 0,95 ton

Forjadas

: ± 0,90 ton

Programa carguío de bolas Tasa consumo

Fecha 1 2 3 4 5 6 7

280

g acero/ ton mineral

TMS Frescas alimentadas Molino #1 Día Acum 5.548 5.548 5.668 11.216 5.576 16.792 6.196 22.988 5.312 28.300 4.903 33.203 5.704 38.907

TMS Frescas alimentadas Molino #2 Día Acum 0 0 3.057 3.057 3.136 6.193 0 6.193 4.828 11.021 4.714 15.735 3.090 18.825

TON Acero Consumido Molino #1 Molino #2 Día Acum Día Acum 1,55 1,55 0,00 0,00 1,59 3,14 0,86 0,86 1,56 4,70 0,88 1,73 1,73 6,44 0,00 1,73 1,49 7,92 1,35 3,09 1,37 9,30 1,32 4,41 1,60 10,89 0,87 5,27

Tambores reponer Tambores reponer Molino #1 Molino #2 1.5” 40 mm 1.5” 40 mm 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 2 1 2 1 0 0 2 1 2 1

CARGUÍO POR NIVELACION ¿Cómo medimos el nivel de bolas? 1. Se debe tomar la medida entre lifter y nivel superior de bolas. 2. Se debe tomar la medida entre coraza y nivel superior de bolas. 3. Se debe repetir las medidas en los anillos 2, 3, 5, 7 y 8, del molino. 4. Obtenemos un promedio de las mediciones. 5. Luego con un pequeño cálculo… α = (360/π) arcsen [ 2 (h/D) (D/h-1)0.5] J = (α/360) - (4/π) (h/D) (h/D-0.5) (D/h-1)0.5 Donde : α : Angulo de reposo de bolas, respecto al centro del molino. J : Nivel de llenado. D : Diámetro efectivo de molino. h : Altura libre sobre bolas.

D = 14.3’

CARGUÍO POR NIVELACION Por ejemplo, si la altura promedio libre sobre las bolas fue de 9,27’ (2,82m). Tenemos que: α = 148.63° J = 33 %

Esto nos indica que el nivel de llenado de bolas, esta 1% por DEBAJO de lo requerido. Recordando que un 34% corresponde a 260 ton de acero, para NIVELAR debemos cargar 7.65 ton. El carguío por nivelación será : Molycop 1,5" 4,97 5

Magoteaux 40 mm 2,68 3

TRAYECTORIA MATERIAL AL INTERIOR DE UN MOLINO ¿Cómo es el movimiento interno de bolas?

Velocidad baja (deslizamiento)

Centrifugación

Velocidad media (deslizamiento y casacada)

Sobre velocidad crítica.

Velocidad mas alta (deslizamiento e impacto por catarata)

TRAYECTORIA MATERIAL AL INTERIOR DE UN MOLINO ¿Y qué trayectoria deberíamos tener? Zona en el cual la fuerza centrífuga es neutralizada por el peso de los medios moledores. Zona de cataratas Zona de cascada

Zona de abrasión

Zona muerta

Zona de impacto (pie de la carga)

Ilustración del movimiento de la carga de un molino operando a una velocidad normal.

TRAYECTORIA MATERIAL AL INTERIOR DE UN MOLINO ¿Y qué trayectoria deberíamos tener?

Ilustración del movimiento de la carga de un molino operando a una velocidad normal.

TIPOS DE REVESTIMIENTOS

ONDULADO

RECTANGULAR

SHIPLAP

ALTO-BAJO

LISO

BEVEL

REVESTIMIENTO INTERNO DE MOLINO Revestimiento de Gomas

Revestimiento Anillos 1 y 2: Material : Goma Espesor : 80 mm

Revestimiento Anillos 3 al 9: Material : Goma Espesor : 60 mm

REVESTIMIENTO INTERNO DE MOLINO

3 lifter conforman cada anillo de molino. N° de Anillos : 9 Material : Acero Altura : 137 mm Ancho : 210 mm

REVESTIMIENTO INTERNO DE MOLINO

3 lifter conforman cada revestiento de tapas alimentación y descarga. N° de Anillos : 9 Material : Acero Altura : 137 mm Ancho : 210 mm

Clasificación CLASIFICACION

CONCEPTOS BASICOS ¿Qué es la clasificación? La clasificación es un proceso físico de separación de tamaños de partículas, en dos o más fracciones. En general, esta etapa trabaja en comunión con Molienda, y su principal función es separar material que cuenta con el tamaño para continuar con el proceso.

¿En qué medio se realiza la clasificación? Similar a la molienda, la clasificación se puede realizar en húmedo o en seco.

¿Qué equipos utilizamos en la clasificación? 1. Harneros. 2. Hidrociclones. 3. Hidroseparadores.

EQUIPOS DE CLASIFICACION

Harnero vibratorio

Trommel

tamices

EQUIPOS DE CLASIFICACION

HIDROCICLON

El HIDROCICLÓN consiste de una parte cónica seguida por una cámara cilíndrica, en la cual existen una entrada tangencial para la suspensión de la alimentación (Feed). La parte superior del hidrociclón presenta un tubo para la salida de la suspensión diluida (overflow) y en la parte inferior existe un orificio de salida de la suspensión concentrada (underflow). El ducto de alimentación se denomina inlet, el tubo de salida de la suspensión diluida se denomina vortex, y el orificio de salida del concentrado se denomina apex .

PARTES DE UN HIDROCICLON

Partes Hidrociclón

Partes internas Hidrociclón

CIRCUITO INVERSO MOLIENDA CLASIFICACIÓN

OverFlow

UnderFlow (CC) Alimentación Fresca

Agua Agua

OPERACION HIDROCICLON

Alimentación Participa de la clasificación

By Pass

OPERACION HIDROCICLON

Participa de la clasificación

By Pass

OPERACION HIDROCICLON

Finos

Gruesos

By Pass

OPERACION HIDROCICLON

Fino

By Pass Grueso

DIAGRAMA DE CLASIFICACIÓN DE UN HIDROCICLÓN EJEMPLO DE CONDICIÓN IDEAL OverFlow

(Partículas Menores a 1,5 micrones)

Alimentación

(Tamaño De Corte 1,5 micrones)

UnderFlow

(Partículas Mayores a 1,5 micrones) Recuperación De Partículas Alimentadas En Underflow (%)

Curva Ideal

Tamaño partícula (micrones)

DIAGRAMA DE CLASIFICACIÓN DE UN HIDROCICLÓN EJEMPLO DE CONDICIÓN REAL OverFlow

Alimentación

(Tamaño De Corte 1,5 micrones)

UnderFlow

Curva Real Recuperación De Partículas Alimentadas En Underflow (%)

Curva Ajustada Curva Ideal

Tamaño partícula (micrones)

CURVA DE CLASIFICACIÓN REAL

0.90

Sin Clasificar Curva real Clasificado

Recuperación De Partículas Alimentadas En Underflow (%)

Curva Ajustada Sin Clasificar 0.2

d d50, R 50, A

Tamaño partícula (micrones)

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN

Las variables de clasificación de un Hidrociclón son dos, las cuales, se definen a continuación:

1.Variables De Diseño: son todas aquellas que caracterizan el diseño del

equipo (dimensiones, formas, ángulos, etc.) y que no son posibles de modificar durante la operación misma.

2.Variables De Operación: son todas aquellas condiciones que caracterizan al

flujo de alimentación y que son posibles de modificar durante la operación misma del equipo.

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN

Variables De Operación

Variables De Diseño 1.

Diámetro Del ciclón

1.

Flujo De Alimentación y Presión De Entrada

2.

Altura Del cilindro

3.

Diámetro Del Apex

4.

Diámetro Vortex Finder

5.

Diámetro Entrada Alimentación

6.

Ángulo Sección Cónica

2.

% Sólidos/Densidad De Alimentación

3.

Granulometría Alimentación

4.

Material

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN

Principales Variables Ordenadas Según Frecuencia De Manejo 1. Flujo De Alimentación y presión de entrada. 2. % Sólidos Y Densidad De Alimentación. 3. Diámetro Apex

4. Diámetro Vortex Finder

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN 1. Flujo de alimentación y presión de entrada. •

Un aumento del flujo volumétrico de alimentación aumentará la presión de entrada, por

lo que mejorará la eficiencia de clasificación. En consecuencia, ambas variables están directamente relacionadas y afectan en el mismo sentido su operación. •

Se ha encontrado que en ciertos limites, un aumento de flujo volumétrico mejorara la eficiencia de clasificación.

•

Un aumento de la presión de entrada aumentara la velocidad angular de las partículas y con ello, el efecto de la fuerza centrifuga. Dado que la fuerza centrifuga aumenta, las partículas serán empujadas con mas fuerza hacia las paredes del Hidrociclón y

aparecerán en la descarga por lo que el tamaño de corte d50c disminuirá.

Variables De Un Hidrociclón 2. % Sólidos y densidad de alimentación •

El ideal es tener una baja densidad de pulpa lo que equivale a tener un bajo porcentaje

de sólidos en peso, dado que el proceso de clasificación es más óptimo y se efectúa en forma más adecuada. •

Un elevado porcentaje de sólidos al hidrociclón más una alta presión de alimentación origina una descarga demasiado gruesa, la cual retorna nuevamente al molino como carga circulante.

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN 3. Diámetro del Apex •

Este orificio tiene gran influencia sobre el caudal y granulometría del Overflow.

•

Una disminución del diámetro del apex produce:

 Aumento del d50 debido a que, al restringirse la abertura de descarga, cierta cantidad de material grueso tenderá a salir por el Overflow, produciendo un aumento del d50.  Aumento de la presión dentro del hidrociclón •

Un aumento del diámetro del apex produce:



Una descarga más líquida.

 Aumento de la carga circulante

 Disminución de la eficiencia de clasificación.

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN 3. Diámetro Vortex Finder •

Un aumento del diámetro de vortex produce:

 Un aumento del tamaño d50  Un aumento de la capacidad de hidrociclón •

Una disminución del diámetro del vortex produce:

 Una disminución del tamaño d50  Una disminución de la capacidad del hidrociclón.

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN

¿Cómo variar el flujo de alimentación y presión de entrada? • Variando el número de hidrociclones operativos •

Variando la velocidad de la bomba de alimentación.

VARIABLES DE UN HIDROCICLÓN

¿Cómo variar el % sólidos y densidad de alimentación? • Aumentando el agua de dilución del cajón de descarga del molino

PRINCIPALES VARIABLES EN UN HIDROCICLÓN ORDENADAS SEGÚN FRECUENCIA DE MANEJO

¿Como variar el diámetro del apex? • Durante la detención de un equipo se debe instalar el nuevo apex. •

Consideraciones del diámetro:

•

B) Diámetro apex = 0,25 a 0,75 veces el diámetro del vortex

PRINCIPALES VARIABLES EN UN HIDROCICLÓN ORDENADAS SEGÚN FRECUENCIA DE MANEJO

¿Como variar el diámetro del vortex? • Durante la detención de un equipo se debe instalar el nuevo vortex. •

Consideraciones del vortex:

•

Diámetro Vortex = 0,125 a 0,37 veces el diámetro de hidrociclón.

Apex

Apex

Tamaño de partícul a d d

1

02 X X Distancia 1 2 desde la pared

TIPOS DE DESCARGAS

Spray

Semi Acordonamiento

Acordonamiento

TIPOS DE DESCARGAS