• Author / Uploaded
• Diana K'rolina Tello Roman

• Categories
• Agua
• Acero
• Rotación
• Cemento
• Movimiento (Física)

Citation preview

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA UNIDAD ACADÉMICA CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA TECNOLOGÍA INORGÁNICA TEMA: Molino de Bolas 

Velocidad Crítica de Rotación



Angulo de Elevación de las bolas de molienda



Distribución de los cuerpos moledores



Número de choques de las bolas por vuelta



Número de choques de las bolas contra el material



Llenados de bolas en los molinos

Carga Total de Cuerpos Moledores Caudal de los Molinos de Bolas Desgaste del Material Metálico en la Molienda Aditivos de la Molienda INTEGRANTES:     

Luis Alfredo Chuquimarca Montesdeoca Priscilla Gisella Jara Valle Alfonso Olmedo Marin Medina Estefanía Alexandra Molina Gorozabel María Del Cisne Ordoñez Lucín

 Diana Carolina Ortega Toro  Darío Fernando Riofrio Jumbo

DOCENTE: DRA. SUSANA BLACIO

CURSO: 5TO INGENIERÍA QUÍMICA

2014 – 2015 INDICE 1. La Molienda en la Producción de Cemento 2. Molino de Bolas 2.1. Velocidad Crítica de Rotación 2.2. Angulo de Elevación de las bolas de molienda 2.3. Distribución de los cuerpos moledores 2.4. Número de choques de las bolas por vuelta 2.5. Número de choques de las bolas contra el material 2.6. Llenados de bolas en los molinos 3. Carga Total de Cuerpos Moledores 4. Caudal de los Molinos de Bolas 5. Desgaste del Material Metálico en la Molienda 6. Aditivos de la Molienda 7. Bibliografía

1. LA MOLIENDA EN LA PRODUCCIÓN DE CEMENTO Casi el 85 % del total de la energía invertida en la producción de cemento, corresponde al desmenuzamiento y a la molienda de las materias primas y del cemento; aproximadamente el 75% sólo a la molienda. El nivel del grado de eficiencia de la molienda es objeto de controversia, según la definición que se adopte. De acuerdo con interpretaciones muy diversas, la energía que el molino requiere para transformarla en trabajo de desmenuzamiento queda situada entre el 2% y el 20%; el resto se distribuye en rozamiento de las partículas entre sí, rozamiento de las partículas con las paredes del molino, ruido, calor, vibración, rendimientos del motor y del molino y elevación del material en el molino. El grado de utilización de energía suministrada, teóricamente baja, ofrece más interés en el proyecto de los dispositivos de molienda, que para explotación práctica, en la cual la energía aplicada en la molienda se puede considerar baja en relación con las ventajas del resultado tecnológico que con ella se obtiene.

2. MOLINO DE BOLAS Los molinos de bolas y los molinos de tubo se diferencian por la relación de la longitud del cilindro a su diámetro.

En los molinos de tubo la relación de longitud a diámetro es d 3 hasta 6:1; en los molinos de bolas es menor que 2:1. Los molinos de bolas y de tubo son cilindros de acero, rotatorios, en donde se realiza el desmenuzamiento del material por el movimiento de los cuerpos moledores. Por el giro del cilindro del molino, el montón formado por los elementos moledores y el material se eleva hasta un valor óptimo para su acción molturadora. La molienda se realiza por choque y rozamiento entre los cuerpos moledores y las paredes blindadas del molino. A efectos de la eficiencia del molino son de importancia las magnitudes siguientes:    

Velocidad de rotación óptima correspondiente al diámetro del molino. Cantidad y tipo de los cuerpos moledores. Tamaño del recinto de molienda Molturabilidad del material.

2.1 VELOCIDAD CRÍTICA DE ROTACIÓN Velocidad crítica de rotación de un molino es aquella en que la fuerza centrífuga anula la influencia que la gravedad sobre las bolas del molino, en esta situación los cuerpos moledores no caen y, por lo tanto no prestan ningún servicio de molienda. Cálculo de la velocidad crítica de rotación G= peso de una bola para molienda, en Kg. w= velocidad angular del molino, en radianes/s. D=Diámetro interior libre del tambor, en m. n = vueltas por minuto. C= fuerza centrífuga, en Kg D1= diámetro interior del tubo, en pies.

Si una de las bolas se encuentra en el punto m del molino, en donde el ángulo de elevación es α: en ese caso, la bola está sometida a la influencia de 2 fuerzas operantes en direcciones diferentes: La fuerza centrífuga C= mw2r=Gw2r/g Y la acción resultante de la fuerza de la gravedad P= G. sen α Para mantener la bola en esa posición, en la pared del tambor, debe cumplirse la condición de que C≥P Gw2r/g ≥G.sen α Si α=90°, es decir cuando, la bola se encuentra en el punto m1, entonces w2r>g Si en esta desigualdad sustituimos el valor de w, es decir W=2¶n/60 Entonces tendremos, (2¶n/60)2 r>g De aquí se deduce la velocidad de rotación crítica

Este valor es la velocidad de rotación crítica, en número de vueltas por minuto, para la cual las bolas no realizan ningún trabajo útil. El numero de vueltas por minuto, que en la práctica se aplica de modo de general, esta comprendiendo entre el 65-90% de la velocidad critica. La formula practica es

No hay ninguna fórmula universal para determinar el número de vueltas correcto, empíricamente se han desarrollado

Esta fórmula es aplicable para molinos con diámetro > 1.7m. La formula de Taggart es:

Y se aplica a molinos con diámetro de 1.8 hasta 2.2m. 2.2 ÁNGULO DE ELAVACIÓN DE LAS BOLAS DE MOLIENDA Cálculos teóricos muestran que la energía cinética de las bolas que caen es máxima si el ángulo de elevación de los cuerpos moledores, α=35° 20’. A veces, al ángulo de elevación se le designa con α’i en este caso su valor es 54° 40’. Este valor es válido para la velocidad de rotación=76% de la velocidad de rotación critica (véase en la fig. 5.2).

2.3 DISTRIBUCIÓN DE LOS CUERPOS MOLEDORES

En la figura 5.3 se muestra la distribución de los cuerpos moledores en la sección del molino durante el proceso de molienda. La superficie rayada con líneas continuas muestra las bolas, que serán elevadas por el giro del molino, mientras que la superficie rayada con líneas de trazo representan las bolas que caen, para un ángulo de elevación de aproximadamente α’=54° 40’. Simultáneamente están siendo elevadas, en números redondos, el 54% de las bolas y cayendo el 46%.

2.4 NÚMERO DE BOLAS POR VUELTA

CHOQUES DE LAS

Investigaciones exhaustivas han demostrado que, durante una vuelta del molino, las bolas realizan ciclos de trabajo que varían entre 1.79 hasta 2.85, lo cual significa que, por ejemplo, para carga del molino de 3, 401,138 bolas se producen 3, 401,138x1.79 impactos por vuelta del molino.

2.5 NÚMERO DE CHOQUES DE LAS BOLAS CONTRA EL MATERIAL Joisel desarrollo una fórmula para calcular el número de choques que recibe un grano de material cometido a molienda. Según ella, el material que se está moliendo, en un molino de 2m de diámetro x10m de largo, permanece en el molino durante 30 minutos. El número de choques que recibe la partícula durante ese tiempo, Joisel lo estima en 6 choques de bola. Esto se debe a que, en el molino, las bolas chocan a menudo entre si en lugar de hacerlo contra los granos de material. Rebinder afirma que, en el molino, solo una milésima de los choques de bolas realizan trabajo de desmenuzamiento; el resto de sus choques son movimientos vació.

2.6 LLENADO DE BOLAS EN LOS MOLINOS Según L.B Lewenson el llenado optimo de los molinos debe ser tal que h=0.16 D (véase en la fig. 5.4).

El grado de llenado de los molinos es la relación entre el volumen de apilamiento de las bolas, y el volumen de trabajo del molino. El grado de llenado varía entre el 25% y el 45%. Por debajo del 25% de llenado, los cuerpos moledores se deslizan sobre el blindaje del molino; por encima del 45% de llenado se origina dificultades en las trayectorias de caída de los cuerpos moledores. Grados de llenado habituales: Para bolas de acero Para cylpebs

28-45% 25-33%

Para molinos de tres cámaras son usuales los grados de llenado: Para la cámara I Para la cámara II Para la cámara III

30% 27% 24%

En la figura 5.5 se muestra el movimiento de los cuerpos moledores en los molinos de tubos para distintas velocidades y diferentes grados de llenado. La representación muestra que, en general, para grados de llenado pequeños, solo para velocidades de 6070% de la velocidad critica, se logra un movimiento con lanzamientos de bolas y con ello una intensa acción demoledora por los cuerpos molturadores, mientras que para grados de llenado altos, los cuerpos moledores realizan un trabajo de rozamiento más intenso: punto de vista discutido.

3. CARGA TOTAL DE CUERPOS MOLEDORES

Cuerpos Moledores Los molinos del área de cemento y crudo tienen en su interior cuerpos moledores. Que mientras el molino gira, los mismos se mueven haciendo el efecto “de cascada” y “rozamiento” entre el blindaje, material y cuerpos moledores, triturando y moliendo el material ingresado al molino. El diámetro de los cuerpos moledores varía desde 20mm a 80mm con el objetivo de alcanzar mayor eficiencia en el proceso de molienda. La carga debe ser distribuida de modo tal que las bolas más grandes trituren el mate-rial por impacto y las bolas pequeñas por rozamiento dando el acabado final al producto Estos equipos van a necesitar el empleo de elementos que favorezcan el trabajo de molienda. Estos elementos o cuerpos moledores suelen ser: Barras: Están fabricadas de acero con alto contenido en carbono. Poseen un alto límite elástico para evitar que se tuerzan las barras evitando que se rompan o se traben con otras barras. Los molinos de barras se emplean para moliendas más gruesas. Bolas: Pueden estar fabricadas de acero de fundición, acero forjado y éste puede estar aleado al Cr-Mo, para ser resistentes al desgaste por impacto o aleado con Ni (Ni-hard), para ser resistente a la abrasión (bolas de acero muy duro). En ocasiones no son esféricas, sino que toman formas cilíndricas, troncocónicas, etc. Los molinos de bolas se emplean para moliendas finas. Propio mineral: Los cuerpos de molienda van a ser el propio mineral (AG) o un porcentaje de mineral y otro de bolas u otro tipo (SAG).

También se ha llegado a utilizar como cuerpos molturantes guijarros de silex o porcelana cuando se pretende evitar la contaminación del mineral a causa del desgaste del acero. Revestimiento o Blindaje: El interior del tambor está revestido por piezas intercambiables que forman lo que se denomina el blindaje del molino y deber cumplir las siguientes funciones:  Ser resistente a los impactos y a la abrasión.  Proteger la carcasa del molino contra la corrosión y el desgaste.  Minimizar el deslizamiento entre los cuerpos moledores y el tambor, favoreciendo un adecuado volteo del mineral. Estos blindajes presentan resaltes o nervios que favorecen el movimiento de la carga del molino.

Diferente diseño de revestimiento. Estos revestimientos pueden estar fabricados en alguna ocasión de cerámica, pero lo habitual es que estén fabricados de acero fundido o acero laminado debido a sus características resistentes. El empleo de caucho también se ha difundido, pero es más adecuado para molinos de bolas que traten mineral muy duro (en aquellos casos donde no se sobrepase los 80ºC y no entre en contacto con reactivos de flotación).

Tamaño máximo de los cuerpos moledores. El tamaño máximo de los cuerpos moledores debe de ser el suficiente para moler las partículas de material más gruesas. Si los cuerpos moledores son demasiado grandes, deterioran el revestimiento interno del molino, además de reducir la economía de molienda. La fórmula empleada para determinar el tamaño máximo es la fórmula de Bond:

Dónde: K: Constante. 335 para molinos de bolas por vía seca. F: Tamaño de grano de alimentación en μm; 10000 μm. S: Peso específico del material de molienda, en g/cm3 es 1.7 g/cm3. Wi: Índice de trabajo, en kW/T. Suele tener un valor comprendido entre 10 y 15 kW/T. Para el presente molino, 10.50 kWh/T. CS: Porcentaje de velocidad crítica del molino. Varía entre el 70 y el 75 %. En este caso, se elige 71 %. D: Diámetro efectivo del molino, en pies, 3.56 m = 11.68 ft. B: Diámetro de la bola para molienda, en pulgadas.

Los tamaños de salida del producto, serán los siguientes:

Clasificación del tipo de molienda.

Se puede encontrar también la siguiente clasificación según el tamaño de salida del producto:

La fragmentación de las partículas se va a conseguir por medio de la combinación de fuerzas de compresión, cizalladura y abrasión. La fragmentación del mineral se realiza en el interior de unos equipos cilíndricos rotatorios de acero que se conocen con el nombre de molinos de rodamiento de carga o simplemente molinos.

Molino de 6.5 m de diámetro por 9.7 m de longitud y 8.1 MW (Cortesía de Nordberg).

4. CAUDAL DE LOS MOLINOS DE BOLAS Prescindiendo de todas las otras magnitudes que lo caracterizan, el caudal de un molino de bolas es directamente proporcional al peso especifico de los cuerpos moledores. Si estos fueran más densos que los de acero el caudal del molino se elevaría de modo correspondiente. Material que fuera molido con cuerpos moledores de carburo de wolframio proporciona caudales de molienda proporcionalmente más altos; tales cuerpos moledores son muy caros. Estas consideraciones condujeron a la idea de sustituir los altos pesos específicos de los cuerpos moledores por fuerza centrifuga. Un molino de bolas planetario consiste en dos o mas cilindros de molienda dispuestos paralelamente, los caudales realizan un movimiento de trompo alrededor de un eje de giro común.

El radio de rotación del bastidor es mayor que el radio del cilindro de molienda, se encuentra en un campo centrifuga. Las fuerzas

de inercia creadas en los cuerpos

moledores son sustancialmente mayores que la fuerza de la gravedad que, en tales circunstancias, está casi eliminada. Sobre todo el contenido del molino actúa por tanto, dos fuerzas: 

La fuerza centrifuga, originada por el giro de los cilindros de molienda alrededor



del eje principal. La fuerza centrifuga creada por el giro del molino alrededor de su propio eje.

Por la reunión de ambas centrifugas es posible reducir el tamaño de los cilindros de molienda y el de los cuerpos moledores, además se ha deducido que: 

El caudal del molino es proporcional a la tercera potencia del número de vueltas



alrededor del eje principal. El tipo de movimiento de los cuerpos moledores en cilindros de molienda viene determinado por la relación del radio de rotación al radio del cilindro de molienda.

Un molino de bolas planetario provisto de 3 cilindros de molienda con un caudal de 5.5 t/h que muela cuarcita aurífera (material de partida de 7mm y de salida hasta un 70 % menor que 0.0074mm) pesa aproximadamente 1 tonelada.

Para ese caudal de un molino de bolas de tipo convencional tendría un peso de 25 t.

P: Numero de cilindros planetarios L: Longitud de trabajo de los cilindros de molienda r: Radio interior del cilindro de molienda R: Distancia del eje del cilindro de molienda al eje principal N: Velocidad de rotación del cilindro de molienda alrededor del eje principal

De la formula se deduce que para elevar el caudal de molienda es menester diámetro grande del cilindro de molienda, asi como un elevado número de vueltas de los planetas alrededor del eje principal. Como valores de partida se aplican los resultados de molienda realizada en el laboratorio. Un molino planetario de ensayo trabaja por lotes de material y velocidad angular de 160 vueltas/min y una cifra Blaine de 3000 cm 2/ g del material molino (cemento) con 2.8 kg de carga de bolas por cilindro y 5 minutos de duración de molienda. En estas condiciones le molino de ensayo

tendría en explotación ininterrumpida un

caudal de:

Las ventajas de los molinos planetarios    

Costes bajos de fabricación e instalación Peso reducido del molino Control de la finura por variación de la velocidad de rotación Pueden ser de 4 veces más pequeñas que las de los molinos normales.

Desventajas de los molinos planetarios: Poco peso de los cuerpos de molienda y de los blindajes en relación con el peso del caudal de molienda exigiría frecuentemente sustitución del acero desgastado. Para la molienda de cemento es probable que se rebase la temperatura critica de molienda, aunque esto podría evitarse con una refrigeración intensiva de los cilindros de molienda.

5. DESGASTE DEL MATERIAL METÁLICO EN LA MOLIENDA La molienda seca se consume, aproximadamente un 30% más de energía por unidad de peso de material molido y, por consiguiente, la molienda seca exige más volumen de molido que los correspondientes por vía húmeda. Se calcula que en la molienda seca hay que contar con un consumo de energía de un 10% superior, en comparación con la molienda húmeda. En la molienda seca de las materias primas para cemento se forma una capa protectora de material pulverizado sobre las placas de blindaje de las bolas. Las materias primas

para cemento son mucho menos abrasivas que el clinker para cemento. Desde el punto de vista económico, el desgaste de las placas del blindaje que revisten en el interior del molino no es ningún problema grave, puesto que las placas duran tanto tiempo, que la prolongación del trabajo solo influye de modo insignificante en los costos de molienda. Reacciones mecano químicas En la molienda húmeda, la parte principal del desgaste metálico se produce por disolución del metal en el agua. El agua actúa sobre la superficie metálica limpia de las bolas y las placas. Tales superficies metálicas, recién creadas durante el proceso de molienda, quedan sometidas a la acción corrosiva y disolvente del agua, más intensa y rápidamente que cuando ambos medios están de reposo. El hierro disuelto en el agua forma hidratos de los óxidos de hierro. Durante la molienda húmeda también se produce hidrogeno gaseoso por descomposición del agua. El agua, con reacción químicamente acida, posee acción fuertemente disolvente; para un pH del agua < 5 esa acción crece rápidamente.

Composición química de las bolas en la molienda de ensayo

6. ADITIVOS DE LA MOLIENDA Los Aditivos Son materiales que Agregados en pequeñas cantidades al clinker u otros materiales del proceso cementero, pueden modificar considerablemente algunos de los parámetros de interés del producto final Esencialmente, permiten la elaboración de cementos en perfecta concordancia con las especificaciones con que fueron diseñados, reducen los costos permiten obtener ciertas características que de otra manera serian difíciles de obtener

COADYUVANTES O ADITIVOS DE LA MOLIENDA. Los coadyuvantes de molienda son sustancias que facilitan el proceso de molienda en los molinos de bolas o de tubo al eliminar las películas formadas sobre Las bolas o dispersando el material que se ha de moler. Los coadyuvantes no han de deteriorar las propiedades del cemento. Los coadyuvantes de molienda sólidos o líquidos pueden ser agregados al material o directamente dosificados en el molino. La dosificación de un líquido es más fácilmente controlable que la dosificación de pequeñas cantidades de material granular. Los coadyuvantes se agregan en cantidades de, aproximadamente, un 0.006% hasta un 0.08% del peso de clinker. La mayoría de los coadyuvantes son productos que, al ser absorbidos intensamente por La superficie de las sustancias que se han de moler, saturan la energía superficial de

modo que no queda energía residual alguna para atraer a otras partículas y formar aglomerados. Los coadyuvantes impiden la formación de películas de material alrededor de las bolas y con ello elevan el rendimiento del molino, asimismo reducen los costes de energía y se pagan por sí mismos. Según la superficie específica a que se ha molido, hay información arca de economías de, aproximadamente, 2,5 centavos de dólar por tonelada de cemento. Por dispersión de Las partículas, los coadyuvantes también elevan el caudal de los separadores de aire, puesto que las partículas dc mayor tamaño no engloban a las más pequeñas. Por tanto, quedan separadas más partículas como producto final, lo que implica disminución del caudal circulante. Como tales, los coadyuvantes no tienen influencia alguna sobre las resistencias del cemento. Los coadyuvantes de molienda rebajan algo las resistencias iniciales del cemento; las obtenidas a los 28 días son, sin embargo, aproximadamente normales. Por la saturación de las energías residuales los coadyuvantes mejoran la fluencia del cemento; de modo normal, las energías superficiales producen atracción entre las partículas. Las normas americanas ASTM para el cemento portland permiten el empleo de dos coadyuvantes comercializado: el ‘`TÐA” y el “109-B”. Para cl crudo se dispone de toda una serie de coadyuvantes, como el carbón, grafito, carbón coloidal, cok, colofonia, estearato de aceite de pescado. Los productos diluidores de pasta también tienen una influencia favorable en La molienda por vía húmeda; actúan como de floculantes y son superficialmente activos. En Alemania se aplican los siguientes coadyuvantes para la molienda de cemento:   

aminoacetatos, etilenglicol, propilenglicol.

La molienda con propilenglicol genera 800 cm2 /g más de superficie del cemento en comparación con la molienda sin coadyuvante, para el mismo consumo de energía. Los costes de estos coadyuvantes importan dc 0,80-1,40 DM/kg. La adición llega a 1 kg/t de cemento. Se ha informado dc elevaciones de caudales del orden del 10-30% en la molienda del PZ 375 y del 25-50% en la molienda del PZ 475.

En el año 1969 en Alemania se han molido con coadyuvantes casi el 10% de los cementos fabricados Coadyuvantes de molienda.

7. BIBLIOGRAFIA 

Dipl. Ing. Walter H. Duda. Manual Tecnológico del Cemento. 1997. Barcelona – España. Pág. 71-73

WEB-GRAFIA

  

http://es.scribd.com/doc/159259090/Cap-6-Molinos-Bolas http://congreso.pucp.edu.pe/cibim8/pdf/05/05-22.pdf http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/5547/mod_resource/content/1/Tema_4_-



_Molienda_I_.pdf http://zaguan.unizar.es/TAZ/EUITIZ/2010/5313/TAZ-PFC-2010-309.pdf

FIRMA DE RESPONSABILIDAD

Luis Alfredo Chuquimarca Montesdeoca

Priscilla Gisella Jara Valle

Alfonso Olmedo Marin Medina

Estefanía Alexandra Molina Gorozabel

María Del Cisne Ordoñez Lucín

Diana Carolina Ortega Toro

Darío Fernando Riofrio Jumbo