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APUNTES DEL CURSO

Equipos de plantas mineras Código Asignatura: OPEP01

Equipos de plantas mineras Código Asignatura: OPEP01

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ÍNDICE CAPITULO I: EQUIPOS DE REDUCCIÓN DE TAMAÑO Y CLASIFICACIÓN................... 11 1.1 Procesamiento de minerales ............................................................................... 11 1.2 Liberación ........................................................................................................... 12 1.2.1 Fragmentación de los sólidos........................................................................... 13 1.2.2 Consideraciones previas .................................................................................. 13 1.2.2.1 Clasificación de las operaciones de fragmentación, en función de los condicionantes que debe cumplir el producto ........................................................... 15 1.2.2.2 Clasificación en función del porcentaje de agua contenida en el producto de la molienda ................................................................................................................... 16 1.2.2.3 Clasificación de los circuitos de conminución ................................................ 16 1.2.2.4 Problemas teóricos ....................................................................................... 17 1.2.2.5 Leyes de la distribución granulométrica ........................................................ 18 1.2.2.6 Curvas Granulométricas ............................................................................... 18 1.2.2.7 Leyes de la Granulometría ............................................................................ 19 1.2.2.8 Leyes energéticas ......................................................................................... 20 1.3 Proceso de reducción de tamaño del mineral ..................................................... 22 1.4 Máquinas de fragmentación y su clasificación .................................................... 27 1.4.1 Razón de Reducción ........................................................................................ 28 1.5 Chancado ........................................................................................................... 30 1.5.1 Chancado y el cálculo de la Razón de Reducción............................................ 31 1.5.2 Tipos de equipos de chancado ........................................................................ 32 1.5.2.1 Chancadores por compresión ....................................................................... 33 1.5.2.2 Chancadores de impactos ............................................................................ 58 1.5.2.3 Chancadores de rodillos (HPGR) .................................................................. 59 1.6 Parámetros de Control de Chancado y sus Ajustes ............................................ 60 1.6.1 Introducción ..................................................................................................... 60 1.6.2 Flujo alimentación de mineral chancado .......................................................... 61 1.6.2.1 Variables Consideradas en el Chancado Primario ........................................ 61 1.6.3 Funcionamiento General de los Chancadores ................................................. 67 1.6.3.1 Chancadores Giratorios ................................................................................ 67 1.6.3.2 Verificación físico-mecánico de los chancadores ......................................... 67 1.6.3.3 Cuerpo superior ............................................................................................ 68

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1.6.3.4 Cuerpo inferior ............................................................................................. 68 1.6.3.5 Cilindro Hidroset ........................................................................................... 69 1.6.3.6 Unidad de Lubricación .................................................................................. 70 1.6.3.7 Unidad Hidráulica .......................................................................................... 70 1.6.3.8 Control y ajuste de posibles desviaciones de los parámetros........................ 71 1.6.3.9 Calibración y ajuste de chancadores: primario abierto y secundarioterciario/lado cerrado ................................................................................................ 71 1.6.4.0 Potencia de Chancadores ............................................................................. 72 1.6.4.1 Flujo de carga ............................................................................................... 72 1.6.4.2 Temperatura de aceite de lubricación ........................................................... 73 1.6.4.3 Fallas principales y sus soluciones ............................................................... 74 1.6.4.4 Lista de chequeo chancador ......................................................................... 74 1.6.4.5 Atollo por humedad ....................................................................................... 74 1.6.4.6 Atollo por material fino .................................................................................. 75 1.6.4.7 Fugas de aceite ............................................................................................ 76 1.6.4.8 Análisis de niveles de impurezas en aceite de lubricación ............................ 76 1.6.4.9 Saturación de filtros ...................................................................................... 76 1.6.5.0 Parada y Puesta en Marcha de una Planta de Chancado ............................. 76 1.7 Cribado de minerales .......................................................................................... 79 1.7.1 Equipo de cribado ............................................................................................ 81 1.7.1.1 Tipos de harneros ......................................................................................... 81 1.7.1.2 Propósito del cribado .................................................................................... 86 1.7.1.3 Variables que influyen en la operación de cribado ........................................ 86 1.7.1.4 Carga circulante en circuitos cerrados de chancado-cribado ........................ 91 1.7.1.5 Cuidados que se debe tener ......................................................................... 93 1.7.1.6 Especificaciones de operación ...................................................................... 94 1.8 Proceso de molienda de minerales ..................................................................... 94 1.8.1 Fundamentos del proceso................................................................................ 97 1.8.1.1 Tipos de Molienda ......................................................................................... 98 1.8.1.2 Molinos ......................................................................................................... 99 1.8.1.2.1 Movimiento de la carga en molinos ............................................................ 99 1.8.1.2.2 Nivel de llenado del molino ...................................................................... 102 CAPITULO II: CONCENTRACIÓN DE MINERALES ..................................................... 154 2.1 Definición, fundamentos y justificación.............................................................. 154

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2.2 Propiedades físicas de los minerales y su relación con la operación de separación y concentración a aplicar ........................................................................................ 155 2.2.1 Peso específico ............................................................................................. 155 2.2.2 Susceptibilidad magnética ............................................................................. 155 2.2.3 Conductividad eléctrica .................................................................................. 157 2.2.4 Color .............................................................................................................. 157 2.2.5 Dureza ........................................................................................................... 157 2.2.6 Tensión Superficial ........................................................................................ 158 2.3 Tipos de Concentración de Minerales ............................................................... 158 2.4 Concentración Gravitacional ............................................................................. 159 2.5 Clasificación de los Métodos Gravitacionales ................................................... 160 2.5.1 Separación en medios densos ....................................................................... 161 2.5.2. Medios densos .............................................................................................. 164 CAPITULO III: SEPARACIÓN EN CORRIENTES VERTICALES.................................... 166 3.1 Tipos de Jigs..................................................................................................... 167 3.1.1 Jig hidráulico .................................................................................................. 167 3.1.2 Jig mecánico .................................................................................................. 168 3.2 Operación del jig ............................................................................................... 168 3.3 Aplicación del jig ............................................................................................... 169 CAPITULO IV: SEPARACIÓN EN CORRIENTES LONGITUDINALES.......................... 171 4.1 Separación por Escurrimiento Laminar ............................................................. 171 4.1.1 Mesas vibratorias ........................................................................................... 171 4.1.2 Ventajas y desventajas de Concentradoras de Mesa ..................................... 175 4.1.3 Variables de operación .................................................................................. 175 4.1.4 Aplicaciones de Mesa Vibratoria .................................................................... 176 4.2 Concentradores de espiral ................................................................................ 177 4.2.1 Ventajas y desventajas de Concentradoras de Espiral .................................. 179 4.2.2 Aplicaciones de Espirales .............................................................................. 179 4.2.3 Principales características funcionales de las espirales ................................. 181 4.3 Concentradores Vanners .................................................................................. 182 4.4 Escurrimiento en Canaletas .............................................................................. 182 4.5 Concentrador de cono Reichert ........................................................................ 184 4.6 Concentradores Centrífugos ............................................................................. 187 4.6.1 Aplicaciones en Oro de los Concentradores Centrífugos ............................... 187

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4.7 Concentrador Centrífugo Knelson ..................................................................... 189 4.7.1 Características y operación del concentrador Knelson ................................... 189 4.7.2 Series de modelos de concentradores Knelson ............................................. 191 4.8 Concentrador Centrífugo Falcon ....................................................................... 195 4.8.1 Concentrador Falcon serie SB ....................................................................... 195 4.8.2 Concentrador Falcon serie C ......................................................................... 197 4.9 Concentrador Multi-Gravity Separador (MGS) .................................................. 199 4.10 Concentrador Jig Centrífugo Kelsey................................................................ 200 CAPITULO V: CONCENTRACIÓN MAGNÉTICA ........................................................... 202 5.1 Imanes Permanentes ........................................................................................ 205 5.2 Separadores Magnéticos para la Separación de Fragmentos Metálicos ........... 206 5.3 Separadores Magnéticos que Operan como Concentradores y Purificadores... 209 5.3.1. Separadores magnéticos por vía húmeda ..................................................... 209 5.3.1.1. Separadores magnéticos de tambor .......................................................... 209 5.3.1.2. Filtros magnéticos ...................................................................................... 210 5.3.1.3. Separadores magnéticos de alta intensidad por vía húmeda ..................... 211 5.4. Separadores magnéticos por vía seca ............................................................. 214 5.4.1. Separadores magnéticos de banda transversal de alta intensidad ................ 214 5.4.2. Separadores magnéticos de rodillo de alta intensidad .................................. 214 5.4.3. Separadores magnéticos de tambor por vía seca, de baja, mediana y alta intensidad ............................................................................................................... 216 CAPITULO VI: CONCENTRACIÓN ELECTROSTÁTICA ............................................... 218 6.1. Componentes de la Concentración Electrostática ............................................ 218 6.2 Mecanismos para Cargar Partículas ................................................................. 219 6.2.1 Cargado de partículas mediante electrificación por contacto ......................... 219 6.2.2. Cargado por corona – El separador de alta tensión ...................................... 221 6.2.3. Cargado por inducción .................................................................................. 222 6.3. Separadores Electrostáticos ............................................................................ 225 6.3.1. Separadores electrostáticos electrodinámicos .............................................. 225 6.3.2. Separadores electrostáticos “Electro-estáticos” ............................................ 227 6.3.2.1. El separador tipo rotor................................................................................ 227 6.3.2.2. El separador tipo placa .............................................................................. 228 CAPITULO VII: EQUIPOS DE FLOTACION .................................................................. 229 7.1 Proceso de Flotación ........................................................................................ 231

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7.1.1 Química del proceso ...................................................................................... 231 7.1.2. Cinética del proceso ..................................................................................... 231 7.2 Objetivos del Equipo de Flotación ..................................................................... 231 7.2.1 Formación del agregado partícula-burbuja (colección) ................................... 231 7.2.2 Transporte de burbujas (separación) ............................................................. 232 7.3 Celdas Mecánicas............................................................................................. 235 7.4 Partes de una celda mecánica .......................................................................... 238 7.4.1. Impulsor ........................................................................................................ 238 7.4.2. Estator .......................................................................................................... 238 7.4.3. Fondo Falso .................................................................................................. 238 7.5. Descripción de flotación en celda mecánica..................................................... 239 7.6 Variables de diseño de celdas mecánicas ........................................................ 239 7.6.1. Geometría ..................................................................................................... 239 7.6.2. Tamaño ........................................................................................................ 242 7.7 Principales modelos .......................................................................................... 242 7.7.1. Celda WEMCO (FLSmidth) ........................................................................... 242 7.7.2 Celda Outotec ................................................................................................ 244 7.7.3. Celda Dorr-Oliver-Aireación forzada (FLSmith) ............................................. 245 7.9 Ventajas de celdas mecánicas .......................................................................... 247 7.10 Desventajas de celdas mecánicas .................................................................. 247 7.11 Celdas Neumáticas ......................................................................................... 247 7.12. Concepto y clasificación................................................................................. 249 7.13. Principales modelos de celdas neumáticas .................................................... 249 7.13.1. Celda Jameson (Tipo A). Celda de contacto co-corriente ........................... 249 7.13.2. Imhoflot-G Cell (Tipo A). Celda de contacto co-corriente ............................ 251 7.14 Ventajas de celdas neumáticas....................................................................... 253 7.15 Desventajas de celdas neumáticas ................................................................. 253 CAPITULO VIII: ESPESADORES .................................................................................. 255 8.1. Partes principales de un espesador ................................................................. 255 8.1.1 Tanque .......................................................................................................... 255 8.1.2. Rastrillo ......................................................................................................... 256 8.1.3 Eje del rastrillo ............................................................................................... 257 8.1.4 Recibidor de carga ......................................................................................... 257 8.1.5 Cono de descarga.......................................................................................... 258

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8.1.6 Canal de rebalse ............................................................................................ 258 8.1.7 Mecanismo de elevación del rastrillo.............................................................. 259 8.1.8 Mecanismo de movimiento ............................................................................ 259 8.2 Espesador convencional. Espesador de alta capacidad y espesador de alta densidad ................................................................................................................. 264 8.2.1. Espesador convencional ............................................................................... 265 8.2.2. Espesador de alta capacidad ........................................................................ 266 8.2.3. Espesador de alta velocidad Dorr Oliver ....................................................... 268 8.3 Sobrecarga en el espesador ............................................................................. 269 CAPITULO IX: FILTRACIÓN ......................................................................................... 271 9.1 Filtración con formación de queque .................................................................. 271 9.2 Filtración sin formación de queque ................................................................... 272 9.3 Filtración profunda ............................................................................................ 273 9.4. Equipos para la filtración .................................................................................. 274 9.4.1. Filtros a vacío ............................................................................................... 274 9.4.1.1. Filtros de tambor ........................................................................................ 274 9.4.1.2. Filtros de discos ......................................................................................... 275 9.4.1.3. Filtros de bandeja ...................................................................................... 276 9.4.1.4. Filtros de banda horizontal ......................................................................... 277 9.5. Equipos de filtración a presión ......................................................................... 278 9.5.1. Filtro prensa de placas verticales .................................................................. 278 9.5.2. Filtro prensa de placas horizontales .............................................................. 282 9.5.3. Filtro prensa de discos .................................................................................. 283 9.6 Filtro de vela ..................................................................................................... 284 9.7 Medios filtrantes ................................................................................................ 285 9.7.1 Telas .............................................................................................................. 286 CAPITULO X: BOMBAS ................................................................................................. 290 10.1 Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo ....................................... 290 10.1.1 Bombas alternativas .................................................................................... 291 10.2 Bombas de energía cinética ............................................................................ 291 10.2.1 Bombas centrífugas ..................................................................................... 291 10.2.2 Compresores ............................................................................................... 292 10.3 Bombas Centrífugas ....................................................................................... 293 10.3.1 Tubería de aspiración .................................................................................. 294

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10.3.2 Impulsor o Rodete ........................................................................................ 294 10.3.3 Voluta .......................................................................................................... 294 10.3.4 Tubería de impulsión.................................................................................... 294 10.4 Otras clasificaciones de bombas centrífugas .................................................. 296 10.4.1 Bombas radiales, axiales y diagonales ........................................................ 297 10.5 Bombas de impulsor abierto, semiabierto y cerrado........................................ 298 10.6 Bombas horizontales y verticales .................................................................... 303 10.6.1 Bombas horizontales.................................................................................... 303 10.6.2 Bombas verticales ........................................................................................ 304 10.6.2.1 Bombas verticales de funcionamiento en seco.......................................... 305 10.6.2.2 Bombas verticales sumergidas ................................................................. 305 10.7. Bombas de desplazamiento positivo .............................................................. 308 10.7.1 Bombas volumétricas ................................................................................... 308 10.7.2 Bombas de émbolo ...................................................................................... 308 10.7.3 Bombas rotativas ......................................................................................... 310 10.7.4 Bomba de engranajes .................................................................................. 311 10.7.5 Bombas de aletas ........................................................................................ 314 10.7.6 Bombas helicoidales .................................................................................... 316 10.7.7 Bombas rotativas de émbolo ........................................................................ 318 10.7.7.1 Bombas rotativas de émbolos radiales ...................................................... 318 10.7.7.2 Bombas rotativas de émbolos axiales ....................................................... 319 CAPITULO XI: CELDAS ................................................................................................ 321 11.1 Pilas galvánicas .............................................................................................. 322 11.2 Celda electrolítica ........................................................................................... 324 11.3 Celdas de Electro obtención ........................................................................... 324 11.3.1 Generalidades del proceso de Electro obtención ......................................... 325 11.3.2 Componentes de una celda ......................................................................... 326 11.4 Proceso de electro obtención .......................................................................... 334 11.4.1 Características de las conexiones eléctricas ................................................ 334 11.4.2. Flujo de corriente en las filas de las celdas ................................................. 335 CAPITULO XII: AGLOMERACION................................................................................. 340 12.1 Tipos de aglomeración .................................................................................... 342 12.2 Características y factores de la aglomeración ................................................. 343 12.3 Equipos aglomeradores .................................................................................. 344

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12.3.1 Descripción de tambor aglomerador ............................................................ 345 12.3.1.1 Componentes del tambor aglomerador ..................................................... 346 CAPITULO XIII: EXTRACCIÓN POR SOLVENTES (SX) .............................................. 354 13.1 Descripción del proceso .................................................................................. 354 13.2 Teoría del proceso SX .................................................................................... 354 13.2.1 Extracción .................................................................................................... 355 13.2.2 Reextracción ................................................................................................ 355 13.3 Características del proceso ............................................................................. 355 13.4 Fundamento del proceso SX ........................................................................... 356 13.5 Reacciones de extracción por solventes ......................................................... 358 13.6 Equipos proceso SX ....................................................................................... 359 13.6.1 Tren de SX................................................................................................... 359 13.6.2 Mezcladores – Decantadores Planta SX ...................................................... 360 13.6.3 Principio de operación de mezcladores decantador ..................................... 364 13.6.4 Vertederos de fase orgánica y acuosa ......................................................... 365 13.6.5 Canaleta de alimentación al decantador ...................................................... 367 13.7 Equipos auxiliares de SX ................................................................................ 368 13.7.1. Bombas y agitadores .................................................................................. 368 13.7.2 Coalescedores ............................................................................................. 370 13.7.3 Filtros ........................................................................................................... 372 13.8 Tratamiento de borras y recuperación de orgánico ......................................... 378

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CAPITULO I: EQUIPOS CLASIFICACIÓN

DE

REDUCCIÓN

DE

TAMAÑO

Y

1.1 Procesamiento de minerales Cuando se extrae la mena de la explotación minera, bien sea subterránea o a cielo abierto, ésta consiste en minerales valiosos y ganga. Por lo que será necesario someterla a una serie de procesos conocidos como tratamiento de menas, preparación de minerales o procesamiento de minerales. El procesamiento de minerales se aplica: 

Para controlar el tamaño de las partículas, bien sea para facilitar su manejo o bien sea por condiciones de venta (granulometría).



Para obtener un producto de tamaño y composición regulares, pues esto mejora la eficiencia de algunos procesos (mineral peletizado en los altos hornos).



Para poder liberar las partículas beneficiables de la ganga.



Para controlar la composición. A veces es necesario eliminar elementos o compuestos que pueden hacer fracasar el proceso subsecuente.

El procesamiento de minerales está relacionado principalmente con los métodos físicos de separación, los cuales pueden ser: 1. Separación que depende de las propiedades ópticas, radiactivas, etc., frecuentemente se denomina clasificación, e incluía la selección manual de las menas de elevada ley. 2. Separación que depende de las diferencias de densidad relativa. Empleo el movimiento relativo de los minerales debido al efecto de su masa y tamaño dentro de un fluido. Esta técnica de separación bajó en importancia con el desarrollo de la flotación en espuma, sin embargo ha vuelto ser interesante su aplicación gracias a la mejora de los equipos y su simplicidad de aplicación. 3. Separación que emplea las diferentes propiedades superficiales de los minerales. Por ejemplo la flotación con espumas. 4. Separación que depende de las propiedades magnéticas. Por ejemplo los separadores magnéticos de baja intensidad se emplean en el

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enriquecimiento de minerales ferromagnéticos como la magnetita (Fe3O4), mientras que los separadores de alta intensidad se emplean para separar minerales paramagnéticos de su ganga como es el caso de los minerales no ferrosos paramagnéticos de depósitos playeros. 5. Separación que depende de las propiedades de conductividad eléctrica. La separación de alta tensión se emplea para llevar a cabo la separación de minerales conductores de los minerales no conductores.

A veces se somete a la mena a un proceso térmico para prepararla de forma adecuada al proceso siguiente. Por ejemplo la tostación se emplea para efectuar cambios químicos importantes en la mena, por ejemplo convertir minerales de hierro no magnéticos a una sustancia ferromagnética. La calcinación se emplea para destruir los enlaces coloidales de los minerales de arcilla y descomponer los hidratos y carbonatos, facilitando el manejo de la mena. Aunque las operaciones más significativas en el procesamiento de minerales son la reducción de tamaño y la concentración, hay otras operaciones complementarias importantes como son la clasificación por tamaños (cribas y clasificadores hidráulicos) y el desaguado de las pulpas por medio de espesadores, filtros y secadores.

1.2 Liberación Uno de los principales objetivos de la fragmentación es facilitar la liberación de los minerales valiosos de aquellos minerales que forman el estéril de la mena (ganga). Con la liberación de los minerales se consigue ahorrar energía en moliendas posteriores, descargar el flujo de material innecesario con lo que se simplifican los procesos y se disminuyen las capacidades de los equipos. La liberación completa (100%) del mineral beneficiable rara vez se alcanza, con lo cual habrá que llegar a un nivel de compromiso entre el gasto energético y el nivel de liberación. Cuando tenemos partículas formadas por mineral valioso y ganga, a estas partículas se las conoce como medios. La industria de procesos suele moler la mena hasta una malla optima de molienda, determinada por pruebas de laboratorio y a través de plantas piloto. La cual nos proporcionaría un grado de liberación económico. Generalmente la liberación se lleva a cabo en varias etapas con el fin de reducir los costes de molienda posteriores.

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1.2.1 Fragmentación de los sólidos No hay ningún mineral prácticamente, que tal como se extrae de la explotación (mina, cantera, etc.), sea adecuado para su transformación en un producto final, por lo que será necesario procesarlo por medios físicos. Uno de estos procesos previos es la fragmentación, la cual, se define como la acción de fragmentar o disminuir el tamaño de un determinado material, y agrupa a un conjunto de operaciones cuyo objetivo es realizar la división de cuerpos sólidos por medio de acciones físicas externas. Lo anterior se refiere a la reducción de un cuerpo o varios cuerpos en fragmentos de dimensión previamente establecida; o bien a la reducción de un conjunto sólido, ya fragmentado, a elementos de volumen más pequeños. Los objetivos de la fragmentación serán principalmente los siguientes:  Liberación de especies (mena y ganga).  Obtener una reducción final del material que facilite el transporte y/o el tratamiento (p.ej.: manejo del material a través de cintas transportadoras).  Facilitar operaciones puramente físicas (distribución, dosificación, mezcla, aglomeración, etc.).  Facilitar la producción de reacciones químicas o físico-químicas (lixiviación, flotación, etc.).  Obtener un tamaño de material que se ajuste a las especificaciones de venta del producto (áridos).  Concentración del mineral (p.ej.: a través de la clasificación directa).

El conocimiento de lo anterior nos permitirá decidir sobre la maquinaria y el tipo de proceso más idóneos.

1.2.2 Consideraciones previas Para poder entender lo que sigue, se debe recordar: 

Las máquinas de fragmentación pueden reducir todo el mineral por debajo de una dimensión establecida previamente. Pero debido a que estos equipos producen

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una amplia gama de tamaños por debajo del tamaño máximo establecido, obtendremos gran cantidad de fragmentos finos (sobremolienda). 

En la fragmentación, el consumo de energía por tonelada de mineral tratado, aumenta enormemente a medida que disminuye el tamaño del mineral a fragmentar. Como norma se deberá evitar la producción de finos y diseñar bien los equipos y circuitos para reducirlo. En cuanto al consumo de energía en la reducción de tamaño, el gráfico de Hukki (tabla 1.1) nos muestra el aumento que se produce a medida que se reduce el tamaño del producto final. Tabla 1.1: Energía consumida en la reducción de tamaños

Por tanto, es importante considerar este gasto de energía para el estudio de la viabilidad del proyecto de explotación de un mineral específico.



Definición del coeficiente de reducción de una determinada máquina: Que nos indica el grado de reducción que sufre un material bajo la acción de una máquina. Se puede expresar de varias formas:

 La relación entre la dimensión del mayor elemento presente en la alimentación y la dimensión del mayor elemento presente en el producto de la máquina.  La relación entre las dimensiones medias del producto a la entrada y del producto a la salida.

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 La relación entre la dimensión de abertura de la malla cuadrada que permite el paso del 80% de la alimentación y la dimensión de la malla cuadrada que permite el paso del 80 % del producto obtenido en la máquina. Esta relación denominada también razón de reducción, es la más utilizada y se expresa:



El coeficiente de reducción máximo que puede obtenerse en una determinada máquina es limitado.



En las máquinas de fragmentación gruesa (máquinas de presión), la razón de reducción varía entre 3/1 – 8/1.



En las máquinas de impacto la razón de reducción puede llegar hasta 30/1.



En las máquinas autógenas se llegan a razones de 1.000/1.

El porcentaje de finos aumenta a medida que aumenta la razón de reducción, por lo que varias trituraciones sucesivas producen menos finos que la trituración en una sola etapa (instalaciones de áridos de cantera). Sin embargo en instalaciones pequeñas se aumenta la razón de reducción de una máquina con el fin de reducir etapas (ahorro en equipos).

1.2.2.1 Clasificación de las operaciones de fragmentación, en función de los condicionantes que debe cumplir el producto Las operaciones de conminución (fragmentación) pueden clasificarse en: -

Fragmentación Simple: Cuando la totalidad del producto obtenido, debe ser inferior a un tamaño prefijado.

-

Fragmentación Forzada: El producto fragmentado debe tener una proporción de finos superior a un tamaño determinado.

-

Fragmentación Condicionada: Se exige que aparezca la menor cantidad posible de productos sobretriturados (finos).

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-

Fragmentación Diferencial o Selectiva: Se aplica a productos estructuralmente heterogéneos (mayor reducción de los componentes blandos).

-

Fragmentación Formal: Cuando se intenta conseguir una determinada forma en los productos de salida.

-

Automolienda: Llamada también molienda autógena, donde se produce la reducción por medio de la percusión o fricción entre las propias partículas constituyentes de la alimentación.

-

Molienda Criógena: Molienda de productos, favorecida a través del enfriamiento de los mismos a muy bajas temperaturas (Hidrógeno líquido).

1.2.2.2 Clasificación en función del porcentaje de agua contenida en el producto de la molienda

-

Molienda en seco (o por vía seca) : < 2 % de agua

-

Molienda semi-húmeda: 2-20 % de agua

-

Molienda por vía húmeda: 30-300 % de agua

1.2.2.3 Clasificación de los circuitos de conminución -

Circuito abierto: Aquel en el que el material sólo pasa una vez por una máquina determinada.

-

Circuito cerrado: Existe un control sobre el tamaño de los materiales a la salida de la máquina, retornando a la misma aquellos tamaños que sobrepasan un valor fijado previamente.

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El circuito cerrado (c.c.) permite aumentar la razón de reducción de un equipo sin producir excesivos finos y ofrece un mayor control sobre el tamaño del producto de salida que en circuito abierto (c.a.). En las clasificaciones anteriores el término molienda, se refiere a su significado amplio (fragmentación), no al significado que ofrece Hukki (tabla 1.2).

Tabla 1.2: Clasificación y denominación de las etapas de fragmentación (Hukki)

1.2.2.4 Problemas teóricos Aunque se lleva más de un siglo investigando los mecanismos de la fragmentación mecánica, sin embargo en la actualidad se sabe que la realidad es mucho más compleja. Las investigaciones actuales se dirigen a un nuevo estudio de los conceptos del mecanismo de la fragmentación ayudadas por la mejora en los medios de apreciación. Se ha reconsiderado la noción de energía de superficie, base de las teorías clásicas de fragmentación. Se tienen en cuenta factores como el tiempo y la temperatura, el estado fisico-químico, etc. No se estudia a la fragmentación como un proceso sólo mecánico, sino también cinético.

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Aunque las primeras teorías han sido superadas por las investigaciones actuales, aún conservan todo su valor para comprender los fenómenos de la fragmentación, a la espera de que surja una teoría general plenamente satisfactoria.

1.2.2.5 Leyes de la distribución granulométrica Es imposible obtener granos, por medio de la trituración, que en su totalidad sean de un tamaño igual y uniforme. La trituración nos va a permitir obtener un producto cuya dimensión no sobrepase una dimensión previamente establecida, pero dicho producto va a tener una gama de tamaños entre dicha dimensión máxima y la infinitamente pequeña. Como ya hemos mencionado anteriormente, aquel material fragmentado, cuyo tamaño es ampliamente inferior a la dimensión máxima impuesta se denomina supertriturados o sobremolienda. Del análisis granulométrico, vamos a obtener la dimensión media geométrica y a partir de ésta, antes y después de la trituración, vamos a definir el coeficiente de reducción.

1.2.2.6 Curvas Granulométricas Se denominan curvas granulométricas, a aquellas curvas que nos proporcionan en ordenadas los porcentajes acumulados de paso (o de rechazo) de un material cuyos granos tienen una dimensión menor (o mayor) a la dimensión dada en abscisa para ese porcentaje. Las curvas granulométricas se aproximan a una recta, que pasa por el origen, sobre todo en el tramo comprendido entre 0 y 85%. A.M. Gaudin, a través de una serie de estudios llegó a las siguientes conclusiones, reflejadas en las curvas granulométricas:  El porcentaje de finos aumenta a medida que aumenta el coeficiente de reducción; varias trituraciones sucesivas darán en total menos sobremolienda que la trituración equivalente de una sola etapa.  La trituración de fragmentos planos da lugar proporcionalmente a más finos que la trituración de fragmentos regulares.

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 La forma media de los granos triturados varía con su emplazamiento en la escala de tamizado. Los granos más gruesos tienen una forma claramente alargada. Los granos de tamaño medio son los que más se acercan a la forma cúbica. Los granos finos son nuevamente en su mayoría planos y alargados.  Si la operación de trituración de una roca homogénea tiene lugar en una máquina con una excesiva razón de reducción. La muestra a la salida de la máquina contendrá un porcentaje elevado de granos gruesos con los ángulos redondeados y cierto porcentaje de granos muy finos, con la falta casi total de elementos intermedios.  La trituración de una roca heterogénea da lugar a un mayor porcentaje de partículas correspondientes a la dimensión media, que la correspondiente a una roca homogénea sometida a la misma reducción.

1.2.2.7 Leyes de la Granulometría Analizando las curvas granulométricas de los materiales en diferentes estados de fragmentación, se observa cierta analogía entre ellas. Es por ello que se han establecido unas leyes, que dan respuesta a estas analogías y nos permiten conocer de forma aproximada los resultados de una operación de fragmentación. La ley más difundida es la de Gaudin y Schumann:

Siendo: Wd

= El porcentaje de material que pasa por la malla de abertura d (mm)

k100

= D100 = Abertura de la malla por la que pasa el 100% del material

La ecuación si la representamos logarítmicamente viene dada por una recta de pendiente α. La ecuación anterior se cumple para valores de Wd comprendidos entre 0 y 80%.

19

La ley de Rosin y Rammler:

Donde d y b son parámetros, esta ley se cumple para dimensiones inferiores a 50 µm.

1.2.2.8 Leyes energéticas

Estas leyes son las clásicas y nos van a proporcionar la cantidad de energía necesaria para una operación de fragmentación determinada. Las principales leyes son las siguientes:

 Ley de Rittinger Según esta ley, “El área de la nueva superficie producida por el nuevo machaqueo o molienda es directamente proporcional al trabajo útil consumido”, es decir el trabajo de fragmentación es proporcional a la suma de las nuevas superficies producidas. Matemáticamente se expresa:

W

= Energía consumida en la operación

d, D

= Dimensión de las partículas después (antes) de la reducción

K

= Coeficiente

Esta ley sólo es aplicable a la fragmentación de partículas Finas (D < 74 µm).

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 Ley de Kick Esta ley dice que “El trabajo requerido es directamente proporcional a la reducción de volumen entre las partículas antes y después de la operación de fragmentación o molienda”, es decir proporcional a la variación de volumen de las partículas. Matemáticamente se expresa:

W

= Energía consumida en la operación.

d80 = Dimensión de abertura de malla por la que pasa el 80 % del material fragmentado. D80 = Dimensión de abertura de malla por la que pasa el 80 % del material de alimentación.

Esta ley sólo es aplicable a la fragmentación de partículas Gruesas (d80 > 10 cm).  Ley de Bond Esta ley dice que “El trabajo consumido es proporcional a la nueva longitud de fisura producida por la rotura de las partículas”, ya que una vez creada la fisura la roca parte. La expresión matemática de dicha ley es:

W

= Trabajo consumido en la operación.

wi

= Índice de Bond (work-index).

d80, D80 = (µm) 1 sht

= 0,907 ton

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Índice de Bond: Se define como el nº de kW/h, por tonelada corta, necesarios para reducir un material de dimensión infinita (teóricamente) a un tamaño d80 de 100 µm. Este índice nos indica la capacidad de los materiales de ser fragmentados y se obtiene a través de ensayos sobre muestras. Esta ley cubre de forma adecuada el vacío de las otras leyes (d > 74 µm, D < 10 cm).  Ley de Charles

Charles intentó unificar las leyes descritas anteriormente en una ley cuya expresión matemática es la que se expone a continuación:

dW

= Variación de energía consumida en la conminución

C

= Constante

dx

= Variación de dimensión que necesita un trabajo dW por unidad de volumen

x

= Dimensión del bloque

n

= Constante, función de la forma de machaqueo. Ensayos sobre muestras

Dando valores a n, tenemos: - n = 1 Ley de Kick - n = 2 Ley de Rittinger - n = 3/2 Ley de Bond

1.3 Proceso de reducción de tamaño del mineral Con el término Conminución se designa a la reducción de tamaño de rocas grandes (±1m) a fragmentos pequeños (de solo unos cuantos micrones) y según Bond, la conminución se define como el proceso en el cual la energía cinética-mecánica de una

22

máquina es transferida a un mineral produciendo en él fricciones internas y calor que originan su ruptura. En la figura 1.1 se muestra esquemáticamente el proceso de conminución. Como podemos ver, una máquina de conminución efectúa la reducción de tamaños a través de compresión lenta, impactos de alta velocidad y a esfuerzos de corte o cizalla. El rol de la conminución y de las operaciones unitarias relacionadas a ella es de gran importancia, puesto que es posible liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar las superficies y el tamaño de las partículas para los procesos posteriores de concentración del mineral valioso o la disolución del metal valioso (lixiviación), y en términos de costos de operación estas operaciones unitarias representan la mayor fracción de los costos totales (> 60%) en el procesamiento de minerales, debido al alto consumo de energía.

Figura 1.1: El proceso de conminución de Minerales

En esta operación de rotura del mineral, encontramos una relación que muestra la limitación energética, la cual se puede expresar como: Partícula Grande + Energía → Partículas más pequeñas + sonido + Calor

Si esto fuera cierto, no debería ser correcto restar toda la energía del calor y el sonido producidos de la energía total de un proceso de fragmentación con el objeto de obtener un valor neto de la energía. Beke (1964) propuso la cifra de 0,6% como la cantidad de energía consumida utilizada en la reducción teórica dimensional. Austin (1964) dio un valor de menos del 3% como la proporción de la energía total utilizada con este fin. En consecuencia, es generalmente aceptado que la energía real consumida en la operación de fragmentación es baja en comparación con la energía total consumida. En consecuencia, la conminución de minerales consta de las siguientes etapas, en concordancia con la proposición de R.T.Hukki (1961):

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

Explosión o voladura → de ∞ a 1,0 m



Trituración o chancado: o o o

Primario, de 1,0m a 100 mm Secundario, de 100 mm a 10 mm Terciario, de 10mm a 5 mm

La figura 1.2 nos muestra la relación existente entre la energía requerida para la reducción de tamaño de partículas minerales:

Figura 1.2: Forma general de la relación Energía-Reducción de tamaño de partícula

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Para establecer los mecanismos de la conminución se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Los minerales poseen estructuras cristalinas y sus energías de unión se deben a los diferentes tipos de enlace que participan en la configuración de sus átomos. Estos enlaces interatómicos son efectivos solo a corta distancia y pueden ser rotos mediante la aplicación de esfuerzos de tensión o compresión. 2. Desintegrar una partícula necesita menos energía que la predicha teóricamente, debido a que todos los minerales presentan fallas o grietas, que pueden ser macroscópicas o microscópicas. 3. Las fallas son sitios en que se concentran los esfuerzos aplicados, que al ser aumentados causan su propagación y con ello la desintegración de la partícula. 4. Cuando la fractura ocurre, la energía almacenada se puede transformar en energía libre superficial, que es la energía potencial de los átomos en estas superficies creadas. Estas superficies frescas son entonces más reactivas y aptas para la acción de los reactivos de flotación o lixiviación. De ahí que, los mecanismos que están presentes en un evento de conminución son:   

Fractura Astillamiento Abrasión

La fractura, es la fragmentación de un trozo de mena en varias partes debido a un proceso de deformación no homogénea. Los métodos de aplicar fractura en una mena son: 1. Compresión 2. Impacto 3. Cizalla o corte 

Compresión: La aplicación de esfuerzos de compresión es lenta. Normalmente se produce en máquinas de chancado en las que hay una superficie fija y otra móvil. Da origen a partículas finas y gruesas; donde la cantidad de material fino se puede disminuir reduciendo el área de contacto utilizando superficies corrugadas.



Impacto: Es la aplicación de esfuerzos compresivos a alta velocidad, de modo que la partícula absorbe más energía que la necesaria para romperse. El producto, normalmente es muy similar en tamaño.



Cizalla: El corte o cizalla ocurre como un esfuerzo secundario al aplicar esfuerzos de compresión y de impacto. Produce gran cantidad de finos y generalmente, no es deseable.

25



Astillamiento: se produce por la aplicación de esfuerzos fuera del centro de la partícula.



Abrasión: se produce abrasión cuando el esfuerzo de cizalla se encuentra concentrado en la superficie de la partícula.

En la figura 1.3 podemos apreciar las fuerzas de esfuerzos aplicadas en la mecánica de rocas

Figura 1.3: Mecanismos de la conminución

En las partículas pequeñas las grietas tienden a desaparecer, quedando solamente las fallas del material, lo que las hace más duras a estas partículas.

En consecuencia, la dureza del mineral queda definida por:

26

  

La distribución de esfuerzos La distribución de fallas y grietas, y El tamaño de la partícula

1.4 Máquinas de fragmentación y su clasificación El diseño de las máquinas de reducción de tamaño cambia marcadamente a medida que cambia el tamaño de las partículas. Virtualmente en todas las máquinas, las fuerzas para ruptura son aplicadas por compresión o impacto. Los productos en cada caso son similares y la diferencia entre las máquinas está asociada principalmente con los aspectos mecánicos de aplicación de la fuerza a los varios tamaños de partículas. Cuando la partícula es grande, la energía para fracturar cada partícula es alta aunque la energía por unidad de masa es pequeña. A medida que disminuye el tamaño de la partícula, la energía requerida para fracturar cada partícula disminuye, pero la energía por unidad de masa aumenta con mayor rapidez. Consecuentemente, las chancadoras deben ser grandes y estructuralmente fuertes mientras que los molinos deben ser capaces de dispersar sobre una gran área. En la actualidad se dispone de una gran variedad de equipos para hacer frente a la fragmentación mecánica. Estos equipos se pueden clasificar según diferentes criterios:  En función de la gama de tamaños que ha sido reducido el material (Ej.: clasificación de Hukki).  En función del tipo de material que tratan dichos equipos (duros, abrasivos, friables, húmedos, pegajosos, etc.).  En función de los tipos de fuerzas que utilizan los equipos para fragmentar el material: 

Equipos que actúan por compresión o aplastamiento: Chancadoras de mandíbulas, Giratorios y Molinos de rodillos.



Equipos que actúan por fricción o frotamiento: Molinos de fricción y vibrantes.



Equipos que actúan por percusión: Molinos de impactos, molinos de martillos articulados y los de toberas.

27



Equipos mixtos: Molinos de barras, autógenos, etc.

1.4.1 Razón de Reducción Las operaciones de reducción de tamaño se realizan por etapas. Todos los equipos involucrados, chancadores o molinos tienen una relación diferente entre los tamaños de alimentación y descarga. Esto se llama razón de reducción y se define como la relación entre los tamaños de las partículas a la entrada y salida de la máquina, se expresa por la siguiente ecuación:

Da = Mayor dimensión lineal de la roca en la alimentación. Dd = Mayor dimensión lineal de la roca en la descarga.

Ante la dificultad que representa la determinación de la mayor dimensión tanto en alimentación como es descarga, normalmente se usa un concepto modificado de Razón de Reducción, el cual se denomina Razón de Reducción del 80%, cuya fórmula es:

F80 = Abertura de la malla que deja pasar el 80% de la alimentación. P80 = Abertura de la malla que deja pasar el 80% de la descarga.

Cuanto más dura es la roca, más bajo será la Razón de Reducción en cada etapa de trituración, es decir, para triturar roca más dura serán necesarias más etapas de trituración que para roca más blanda. La Razón de Reducción en cada etapa es controlada por la dimensión del ángulo existente entre las dos superficies moledoras. Si el ángulo es muy grande, la roca no se agrietara y si es muy pequeño la razón de reducción disponible no será bien utilizada.

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Valores típicos a continuación:

Con frecuencia, la Razón de Reducción de una trituradora será insuficiente para asegurar el tamaño de mineral deseado, por lo que se hará necesario efectuar el proceso en dos o más etapas. Para ello se colocan las trituradoras en disposición en serie, de modo tal que el mineral extraído del yacimiento alimenta una primera trituradora y la descarga de esta, alimente a una segunda trituradora, y así sucesivamente, como lo podemos observar en la figura 1.4:

29 Figura 1.4: Circuito chancado-clasificación

1.5 Chancado Chancado significa diferentes cosas para diferentes operaciones y las metas de producción no siempre son las mismas, como podemos apreciar a continuación:

En estas operaciones, el valor se logra en el producto fino, es decir bajo 100 micrones (malla 150). Normalmente, la reducción de tamaño por chancado es de importancia limitada más allá del tamaño tope del producto que se va a chancar. Esto significa que el número de etapas de chancado se puede reducir dependiendo del tamaño de alimentación que acepta la etapa de molienda primario.

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1.5.1 Chancado y el cálculo de la Razón de Reducción Todas los chancadores tienen una tasa de reducción limitada en el sentido que la reducción de tamaño se va a realizar en etapas. La cantidad de etapas está guiada por el tamaño de la alimentación y el producto requerido, como en el siguiente ejemplo: Tamaño de Material de Alimentación: F80 = 400 mm (Roca de voladura, 80% menor tamaño que 400 mm) Tamaño de Producto: P80 = 16 mm (Agregados para camino o alimentación de molino de barra, 80% menor calibre que 16 mm) Tasa total de reducción (R) F80/P80 = 400/16 = 25 Tasa de reducción en etapa de reducción primaria R1 = 3 Tasa de reducción en etapa de reducción secundaria R2 = 4 El total en 2 etapas de chancado da R1xR2 = 3x4 = 12 Esto no es suficiente. Necesitamos una tercera etapa de chancado. Ya que debemos usar tres etapas, podemos disminuir un poco la tasa de reducción en cada etapa, dando mayor flexibilidad al circuito!

Por ejemplo: Reducción primera etapa Reducción segunda etapa Reducción tercera etapa

R1 = 3 R2 = 3 R3 = 3

Juntas, estas tres etapas dan R1xR2xR3 = 27 = reducción suficiente, como podemos apreciar en la figura 1.5

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Figura 1.5: Etapas de chancado

Es así que se puede clasificar las maquinas chancadoras en función al tamaño de mineral a ser tratado y su ubicación relativa dentro del proceso: 1. Trituradora Primaria: La cual tritura tamaños enviados directamente de las minas (rocas de un máximo de 60") hasta un producto de 8" a 6". En este tipo se usan mayormente las trituradoras de Mandíbula y las trituradoras giratorias. 2. Trituradora Secundaria: Que toma el producto de la trituradora primaria y lo reduce a productos de 3" a 2". En este tipo se usan las trituradoras Giratorias o de Cono. 3. Trituradora Terciaria: Que toma el producto de la trituradora secundaria y lo reduce a fragmentos de 3/4". 1/2", 3/8" y 1/4"; los cuales se envían a un molino de barras o bolas según sea el caso. En este tipo se usan las trituradoras Giratorias o de Cono.

1.5.2 Tipos de equipos de chancado Se pueden clasificar todas las trituradoras como perteneciendo a dos grupos principales:

32



Trituradoras por compresión, que comprimen el material hasta que este se rompe.



Trituradoras por impactos, las cuales usan el principio de impactos rápidos para triturar el material.

Las trituradoras de mandíbulas, cono, giratorias y de rodillos operan según el principio de compresión, mientras que las trituradoras de impactos y los molinos de martillos usan el principio de impacto.

1.5.2.1 Chancadores por compresión I.

De mandíbulas

El nombre de estos equipos viene del hecho de que el proceso de trituración se asemeja al movimiento de masticación que posee las mandíbulas de un animal. La figura 1.6 muestra una vista en corte de este tipo de máquina.

Figura 1.6: Corte esquemático de un chancador de mandíbulas

33

En general estos equipos constan de dos placas de hierro instaladas una en frente de la otra, donde una de ellas se mantiene fija (mandíbula fija) y la otra posee un movimiento alternativo de acercamiento y alejamiento a la placa fija (mandíbula móvil), durante el cual se logra fragmentar el material que ingresa al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración). Las trituradoras de mandíbulas se usan principalmente como trituradoras primarias. Su propósito principal es producir material que puede ser transportado en cintas transportadoras hacia las etapas posteriores de trituración. La trituración ocurre entre una mandíbula fija y una mandíbula móvil. Los forros de la mandíbula móvil están montados en una biela con movimiento oscilante y deben reemplazarse regularmente debido al desgaste. Hay dos tipos básicos de trituradoras de mandíbulas, las de un solo efecto y las de doble efecto. En la trituradora de un solo efecto (figura 1.7) hay un eje excéntrico en la parte superior de la trituradora. La rotación del eje, junto con la placa basculante, produce una acción compresiva.

Figura 1.7: Chancador de efecto simple

Una trituradora de doble efecto (figura 1.8), tiene básicamente dos ejes y dos placas basculantes. El primer eje es un eje pivotante en la parte superior de la trituradora, mientras que el otro es un eje excéntrico que acciona las dos placas articuladas. La mandíbula móvil tiene un movimiento puro de vaivén hacia la mandíbula fija.

34

Figura 1.8: Chancador de efecto doble

Comparación entre ambos sistemas de trituración: En chancado primario, la forma del producto que dan ambos tipos de máquinas es similar. En chancado secundario, las chancadoras de simple efecto dan un producto más cúbico que las de doble efecto. Las de simple efecto se han impuesto frente a las trituradoras de doble efecto. Éstas últimas únicamente se emplean para la trituración de minerales extremadamente duros y muy abrasivos. La tabla 1.3 muestra cómo se relacionan ambos tipos de trituradoras para sus diferentes características: Tabla 1.3: Tipo de chancador según sus características

En sí, las chancadoras son de construcción relativamente sencilla, tiene un bajo coste de mantenimiento y existen en el mercado una amplia variedad de tamaños para todos los requerimientos. Para proteger las mandíbulas encargadas de fragmentar las rocas, se revisten las mismas con unas placas de acero al manganeso de gran resistencia, que son las que sufren el desgaste y pueden ser sustituibles. Son muy susceptibles a la humedad, así cuando se las alimenta con materiales húmedos o con cierta plasticidad (pegajosos) pueden formarse atascos, principalmente si, la alimentación tiene una elevada proporción de

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finos, por tanto, no son apropiadas para ese tipo de materiales. Sin embargo, son capaces de triturar productos blandos y que discurran difícilmente, los cuales no es posible pasarlos por una trituradora giratoria. Entre sus características principales, podemos mencionar las siguientes:      

Estructura simple y de fácil mantenimiento La tasa de ruptura es grande y el producto es uniforme en su tamaño Fácil de controlar y operar Operación estable Reducidos costos de operación Puertos de alimentación y descarga ajustables

Así mismo, desde el punto de vista operativo podemos mencionar lo siguiente: 

Amortización: (5-10 años). Este periodo es muy variable dependiendo de diversos factores como el mantenimiento que ha sufrido, calidad de la máquina, etc.



Fuerza motriz: El consumo medio se sitúa entre 0,5 y 1,5 kw·h por tonelada tratada.



Mano de obra: Debe considerarse un vigilante por máquina en machaqueo primario, mientras que un vigilante es suficiente en trituración secundaria a cargo de una batería de trituradoras.



Desgaste: Los principales elementos de desgaste son las mandíbulas, los revestimientos, las placas de articulación y los puntos de apoyo.



Mantenimiento general: Se requiere el engrase, los reglajes periódicos, el cambio de piezas de desgaste, varillas, resortes, fijaciones, etc.

i.

Selección de equipo

Cuando se seleccione una trituradora de mandíbulas, previamente las siguientes consideraciones deben tomarse en cuenta: 1. Las características del material que va a ser triturado; lo cual involucra la clasificación geológica de la roca, su estructura física y su resistencia al triturado; es decir suave, medio duro, duro, muy duro y extremadamente duro. 2. El promedio de capacidad diaria u horaria, las capacidades de las trituradoras deben diseñarse considerando las diferentes interrupciones, fundamentalmente en

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el transporte del mineral; por eso se considera una capacidad de reserva de 25 a 50 %. 3. Las trituradoras de mandíbulas deben seleccionarse en función al tamaño máximo del producto en la alimentación y no así con respecto al flujo del proceso. La introducción de demasiados finos en la maquina puede generar una sobrecarga y en consecuencia el atascamiento del mismo. 4. La Razón de Reducción que se pretende alcanzar con la máquina. Dependiendo de las características del material a tratar hay que definir si será necesario utilizar uno o varias etapas de triturado, cuanto más dura sea la roca más etapas serán requeridas.

La selección de la trituradora en función a los datos que nos proporciona el proveedor, debe tomar en cuenta lo siguiente: 

La trituradora de mandíbulas se especifica por el área de entrada, es decir, la distancia entre las mandíbulas en la alimentación (Feed) que se denomina "Boca" y el ancho de las placas (largo de la abertura de admisión). Por ejemplo una trituradora de mandíbulas de 150x250 tendrá una boca de 150 y un ancho de las placas de 250.

Modelo PE 150x250 PE 250x400 PE 400x600

Máx. Tamaño de alimentación (mm)

Tamaño de salida (mm)

Capacidad (t/h)

Potencia de motor (kW)

Dimensión global (mm)

Peso (T)

125

10-40

1-3

5,5

896x745x935

0,8

200

20-60

5-20

15

1150x1275x1240

2,8

350

40-100

15-60

30

1700x1732x1653

6,5

250 150



Dado que estos equipos se emplean principalmente en la trituración primaria, es decir, generalmente procedente de cantera, a la hora de elegir cualquiera de ellos es fundamental establecer la relación entre el tamaño máximo de entrada y la

37

abertura de la boca del equipo, de forma que el tamaño máximo de las rocas a triturar no excedan del 80 % de la dimensión menor de la boca. De no ser así se producen atascos y demoras por la dificultad que tiene la máquina para triturar rocas mayores. 

El flujo o capacidad de la trituradora estará condicionado por las características de la máquina, generalmente los manuales de los fabricantes indican el rango de capacidad en la cual operan, pero estos rangos están condicionados a cierto tipo de material, por lo cual será necesario tomar en cuenta parámetros complementarios para el proceso, como ser el tipo de placa de trituración, velocidad de trituración, potencia, etc.



Dependiendo de las características del mineral a triturar será necesario seleccionar un perfil adecuado de placa de trituración, ya que dependiendo del tipo de material, algunas secciones se adaptan mejor que otras, obteniendo mejores rendimientos y menor desgaste en las placas.

ii.

Recorrido y abertura de cierre

La abertura de cierre tiene dos tamaños extremos, la denominada ABERTURA DE CIERRE MINIMO que es el momento en que el giro del eje hace que la mandíbula móvil esté más cerca de la fija (CSS Close Side Setting) y la ABERTURA DE CIERRE MAXIMO que es cuando la mandíbula móvil está más alejada de la fija (OSS – Open Side Setting), como podemos apreciar en la figura 1.9. Las rocas trituradas saldrán en una diversidad de tamaños acotados por las aberturas de cierre mínimo y máximo. En la medida que se varia en una maquina la abertura de cierre, se estarán variando los tamaños de salida de sus productos y, por consiguiente, su grado de desintegración. Las maquinas tendrán distintas curvas granulométricas del material producido, uno por cada abertura de cierre empleada.

38 Figura 1.9: Abertura de cierre

Así mismo, con los valores de abertura de cierre, definimos el RECORRIDO (R) de la trituradora que representa la diferencia entre la abertura de cierre máximo y la abertura de cierre mínimo: R = OSS – CSS Y representa la distancia horizontal que recorre la mandíbula móvil durante su ciclo de trabajo, es decir, el desplazamiento de la mandíbula móvil en su trayectoria de acercamiento y alejamiento de la mandíbula fija. Los diferentes constructores y distribuidores de máquinas de trituración incluyen dentro de sus catálogos los valores de OSS y/o CSS, los cuales ayudan al diseñador a una mejor selección del equipo a utilizarse.

iii.

Análisis dinámico

Tomemos como base del análisis, el siguiente sistema idealizado con respecto a las fuerzas que actúan dentro de la cámara de trituración (figura 1.10)

Figura 1.10: Análisis de Fuerzas

Aplicando las condiciones de equilibrio estático:

39

Aplicando relaciones trigonométricas:

Utilizando las identidades para ángulos duplos:

De las ecuaciones (3) y (4)

Por otro lado tenemos:

De las ecuaciones (1) y (9)

De las ecuaciones (2), (9) y (10)

40

Resolviendo (8) y (11)

Resolviendo (8) y (12)

Igualando (13) y (14)

Resolviendo y aplicando las relaciones (5), (6) y (7), llegamos a:

Graficando la ecuación (13) o (14), de acuerdo con el resultado obtenido en la ecuación (15), obtenemos:

Figura 1.11: Relación T vs α

De acuerdo con los resultados obtenidos podemos indicar: 

Se pueden evidenciar dos áreas bien definidas dentro de la gráfica, una cuando el ángulo es inferior a la relación μ = tg (α/2) (AREA1) y la otra cuando el ángulo es mayor (AREA2).

41



Dentro del AREA1, sucede que independiente de la fuerza de compresión (T) que se aplique y el ángulo existente entre las mordazas, el material no sufrirá deslizamiento ni escapara fuera de la cámara de trituración.



Dentro del AREA2, ocurre el caso contrario, nos indica el valor máximo que puede alcanzar la fuerza de compresión (T) antes de que ocurra deslizamiento. Cuanto mayor es el ángulo entre mordazas, menor es la fuerza (T) que puede aplicarse.



La relación μ = tg (α/2), nos indica el valor límite máximo de ángulo que puede existir entre las mordazas independiente de la fuerza de compresión aplicada.



Más allá de la relación μ = tg (α/2), la fuerza de compresión decae exponencialmente, siendo que con el aumento del ángulo, menor es la fuerza de compresión requerida para romper el equilibrio estático y en consecuencia ocurra deslizamiento del material.



Los coeficientes de rozamiento de los minerales con respecto al acero están comprendidos entre μ = 0,2 y 0,3, que corresponden a ángulos entre mordazas máximos comprendidos entre 22 y 33 grados.

iv.

Velocidad de operación

La velocidad de operación, definida por el número de vueltas del eje de transmisión, determina el número de impactos que recibirá la roca en un determinado lapso de tiempo y en consecuencia el valor del flujo de material a través de la cámara de triturado. Pero este valor también estará condicionado a la dimensión de la abertura de salida en la garganta de la trituradora y el tamaño del área de alimentación. Una fórmula práctica para la determinación de la velocidad óptima de operación del triturador de mandíbulas viene definido por:

nop

= velocidad angular (RPM)

G

= Dimensión de la boca del triturador (gape) – m

v.

Capacidad de producción

42 La capacidad de una trituradora se puede obtener a través de las siguientes expresiones, que no son las únicas pero sí las más conocidas y empleadas:

Ecuación de Taggart:

T = Capacidad de la trituradora (Ton-cortas/h) L = Longitud de la mandíbula (pulg.) OSS = Abertura de Cierre Máximo (pulg.)

Considerando condiciones de operación como: dureza, humedad, rugosidad, la fórmula se convierte en:

TR = Capacidad corregida de la trituradora (Ton-cortas/h) KC = Factor de Dureza, puede varias entre 0,65 a 1,0

Para una operación normal de dureza media KC = 0,90 Km = Factor de Humedad, tiene un mínimo efecto en trituradoras primarias y puede ser omitido. Sin embargo, cuando existe la presencia de arcilla y el contenido de humedad es mayor al 6% se reduce el rendimiento de la máquina, sobre todo si su operación es secundaria o terciaria. Para trituradora primarias Km = 1 Para trituradora secundaria y terciaria Km = 0,75 KT = Factor de arreglo de alimentación. Aplicado en la forma en que la trituradora es alimentada.

43

Para alimentación continua manual KT = 1 Para alimentación continua mecánica KT = 0,75 a 0,85

vi.

Potencia

La potencia aproximada que consume una máquina de trituración por mandíbulas, puede ser calculada a través del uso del Índice de Trabajo de Bond para máquinas trituradoras, la cual estará dado por:

W = Consumo Específico de Energía, Kwh/ton molida F80 = Tamaño 80% pasante en la alimentación (μm) o 2/3 de la abertura de alimentación P80 = Tamaño 80% pasante en el producto (μm) Wi = Índice de Trabajo de Bond, indicador de la Tenacidad del mineral, Kwh/ton.

Cuando se desconoce la curva granulométrica del material, el tamaño en la cual el 80% de la alimentación pasa, puede ser determinado en base a los siguientes criterios: El valor de F80 es aproximadamente igual a 0,7 veces el tamaño de partícula más grande y asumiendo que el tamaño de partícula más grande es igual a 0,9 veces la boca de la alimentación, tendremos:

G = Dimensión de la boca del triturador (gape) – m Para determinar P80 se considera que la partícula más grande en la descarga ocurrirá cuando la máquina se halle en la posición de Abertura de Cierre Máximo y tendrá un valor de 0,7 veces la dimensión de la partícula, es decir:

CSS = Close side set – Abertura de cierre mínimo – m OSS = Open side set – Abertura de cierre máximo – m

44

R = OSS – CSS = Recorrido de la mandíbula - m La potencia total en kW, será determinado por:

Pot

= Potencia Total Requerida, kW

Q

= Flujo o capacidad de operación de la trituradora, ton/h

f

= Factor de corrección por ubicación en el proceso: o o

0,75 para trituración primaria 1,00 para trituración secundaria

La potencia en el motor estará dado por:

Potm

= Potencia del motor

ƞ

= Rendimiento del motor

vii.

Operación y mantenimiento

El rendimiento de la máquina mejorara si se tiene en cuenta los siguientes puntos: 1. Selección adecuada de las placas de las mandíbulas; la sección y forma de la placa está en función al tipo de material a triturar y sus características físicoquímicas. A veces es recomendable el uso de placas curvas, donde la parte inferior de la mandíbula móvil tiene forma cóncava, mientras que la parte inferior de la mandíbula fija es convexa. Esto permite una reducción más gradual del tamaño de mineral cercana a la salida. 2. Granulometría correcta de la alimentación. La eliminación de finos del proceso de trituración mejorara el rendimiento de la máquina. 3. Ángulo adecuado de las placas de las mandíbulas, generalmente ronda los 27°. El uso de ángulos mayores puede provocar deslizamiento, lo cual reduce la capacidad e incrementa el desgaste.

45

4. Velocidad de alimentación controlada. La sobre alimentación en la boca de entrada de la trituradora puede generar atascos y rebalses. 5. Todos los equipos de apoyo y complementarios a la máquina trituradora deberán están diseñados y seleccionados en función a las capacidades máxima de trabajo y tiempo de operación. 6. En todas las trituradoras, las previsiones deben ser tomadas de manera de evitar que materiales ajenos y no triturables puedan ingresar a la cámara, el uso de clasificadores y separadores (imanes y trampas) deben ser considerados en el proyecto. Esto evitara paros innecesarios y en el peor de los casos el daño de la máquina de trituración. 7. Cuando la humedad es inferior de 3 o 4% en peso no surgen dificultades, pero cuando excede de 4% se vuelve pastoso adherente, tendiendo a atascar la chancadora. II.

Giratorias o superiores

Las chancadoras giratorias se usan principalmente en las plantas de superficie, como también en el interior de las minas, especialmente las de cielo o tajo abierto, como se aprecia en la figura 1.12. La trituradora giratoria consiste principalmente de un gran eje o árbol con un elemento de chancado cónico de acero al manganeso denominado “Mantle” o cabeza triturante, asentado en un casquillo excéntrico. El eje está suspendido de una araña o crucero y a medida que gira, normalmente entre 85 a 150 rev/min, se mueve siguiendo una trayectoria cónica dentro de la cámara de chancado fija o carcaza, debido a la acción giratoria del excéntrico. Estas máquinas son aparatos que reducen de tamaño durante el 100% del tiempo de operación, pero solo en una fracción del volumen de su cámara triturante. Una chancadora giratoria puede decirse que es una chancadora de una mandíbula que gira alrededor de un eje vertical dando lugar a un cono que rota y oscila excéntricamente alrededor de un eje axial. Este movimiento de oscilación, es el que determina la compresión de las rocas entre el cono y el cóncava, determinando la reducción de tamaño del material el que caerá hacia la descarga en el lapso comprendido entre dos etapas de compresión.

46

Figura 1.12: Instalación de una giratoria primaria (Cortesía de Svedala)

i.

Principio de funcionamiento

En estos equipos los materiales a triturar se reducen por medio de esfuerzos de compresión entre dos paredes trococónicas. Una de las cuales es fija y cóncava (ver figura 1.13) y la otra forma un tronco de cono animado con movimiento excéntrico. Este movimiento va a hacer que el cono se aleje y se acerque a la pared cóncava de manera alternativa. Cuando el cono móvil se acerca al cóncavo fijo se produce la fragmentación del material, y cuando se aleja el cono móvil, el material reducido desciende por gravedad a otro nivel para prepararse a ser nuevamente triturado. Observando el movimiento del cono móvil en el interior de un triturador giratorio, se puede decir que éste trabaja en “continuo” sobre la mitad del volumen de su cámara de trituración.

47

Se debe tener en cuenta que el cono móvil, en carga, tiene a su vez un movimiento sobre su eje; inverso al movimiento excéntrico, como resultado de su eje pendular que le permite girar libremente en su soporte.

Figura 1.13: Esquema de funcionamiento de un triturador giratorio

ii.

Corte Esquemático de una giratoria primaria

Figura 1.14: Corte esquemático de una trituradora giratoria primaria

48

La figura 1.14 muestra un corte esquemático de este tipo de máquinas. Como ya hemos mencionado anteriormente, los trituradores giratorios primarios están constituidos básicamente por una parte fija y otra móvil. La parte fija se denomina bastidor o carcasa y está formada por varias piezas ensambladas de acero fundido resistentes al impacto. Bastidor superior o Cuba (E), forma el espacio donde se producen los fenómenos de fragmentación (C). La superficie interior de la cuba se encuentra revestida por placas antidesgaste denominadas cóncavos (1), fabricadas de acero al manganeso. En la parte superior de la cuba, tenemos el anillo que forma la boca de alimentación y en el que descansa la brida que está constituida por dos o más brazos o patas de araña (3) que forman el crucero. En el alojamiento central del crucero se encuentra el apoyo fijo del eje pendular (D). El eje pendular (ver figura 1.15) constituye la mandíbula móvil o cono, que recibe el nombre de nuez o eje principal (F). Está forjado en una sola pieza y pivota en la parte superior por medio de cojinetes situados en la tuerca de suspensión que es la que soporta el peso de la nuez y permitirá realizar el reglaje de la máquina.

Figura 1.15: Eje Principal o Nuez

49

La nuez también está forrada de placas antidesgaste de acero al manganeso (2). En el bastidor inferior (B), se encuentran los mecanismos de accionamiento formados por el eje piñón (G) que transmite el giro, que le proporciona la polea, a la corona dentada (H) por medio del piñón (K). Dando lugar a movimiento giratorio de la excéntrica (5). Otros equipos giratorios han desplazado el soporte superior del eje principal a la parte inferior. Obligando a descansar el eje en el pistón de un gato hidráulico (K) y que permite el reglaje del equipo (ver figura 1.16).

Figura 1.16: Regulación por sistema hidráulico

50

iii.

Principales partes de una giratoria primaria

Figura 1.17: Partes principales de una giratoria primaria

El eje principal encaja en un muñón excéntrico en la parte inferior de la chancadora. El muñón excéntrico – un soporte fuera de centro – normalmente se conoce como la excéntrica. La excéntrica está provista de un buje de bronce con plomo. El eje está soportado lateralmente en la parte superior por el conjunto araña. Esta araña incorpora un

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muñón torneado que posiciona el extremo superior del eje principal y le impide moverse lateralmente. El buje de la araña se adelgaza para que la parte de arriba del buje sea más pequeña que la del fondo. Los brazos de la araña se extienden a través de la boca de alimentación de la trituradora y están cubiertos con monturas. Las monturas se sujetan a la araña por unidades de resortes y pernos. Los escudos, junto con un casquete pesado en el centro de la araña (la tapa de la araña), protege el muñón de la araña y al eje principal de ser dañado por rocas grande. El extremo inferior del eje principal pasa a través del muñón de la excéntrica. El alineamiento del eje principal está fuera de centro con respecto a la línea del eje de la trituradora. De ahí que, cuando la excéntrica es girada por el tren de movimiento, el extremo más bajo del eje principal gira (se mueve hacia delante y hacia atrás en un círculo pequeño dentro de la cámara de triturado), retirándose y acercándose progresivamente a los revestimientos cóncavos estacionarios. Esto abre y cierra el espacio anular entre las cóncavas y el mundo y el manto. La posición del manto, determina en forma significativa el tamaño y dimensiones del producto chancado.

Figura 1.18: Alimentación de una chancadora giratoria

En la figura 1.18 se puede apreciar la disposición paralela de las patas de araña a la descarga del material.

52

Se debe evitar la descarga directa del material sobre el crucero de la giratoria o sobre el conjunto del eje principal. Para ello se creará en la tolva de alimentación un lecho de roca. La relación de reducción de los trituradores giratorios primarios es de 6:1, dando un producto de 150 mm de tamaño. Encontramos en el mercado equipos giratorios para diferentes producciones. Alcanzando algunos equipos los 7 metros de diámetro (boca de alimentación) y un peso total de 800 ton.

iv.

El martillo hidráulico

El martillo hidráulico consta de una pluma articulada montada en un pedestal con un martillo que rompe rocas que son demasiado grandes para entrar en la cavidad triturante de la chancadora. Este equipo se monta en la parte superior de la pared lateral y en el área más alta de la boca de alimentación. La unidad tiene un pedestal fijo donde la pluma está colocada. La pluma tiene una rotación de oscilación de 360 grados y es controlado a través de dos cilindros hidráulicos. La pluma puede elevarse mediante dos cilindros de elevación y el brazo de descenso puede ser articulado en forma vertical. El martillo hidráulico también puede articularse para posicionar la broca del martillo y así impactar eficazmente en la superficie de la roca. La pluma está diseñada para trabajo pesado, que pueda resistir las fuerzas laterales producidas al mover rocas con el martillo. Los controles para la operación de la pluma y del martillo se localizan en una estación de control remoto donde la operación completa de partir rocas puede ser observada. El movimiento de la pluma del equipo es controlado por palancas de mando, con un interruptor en el dedo pulgar para accionar el martillo. Este equipo se ilustra en la figura 1.19.

Figura 1.19: Martillo hidráulico pica rocas

53

v.

Capacidad de trabajo

La capacidad de las trituradoras giratorias está también afectada por: El tamaño de alimentación, el tamaño del producto, la humedad del mineral, la dureza de la mena y La forma de alimentación. Esta capacidad se puede determinar por una fórmula empírica propuesta por Taggart: T = 0,0845 x L x S L = Es el perímetro de la circunferencia cuyo diámetro es el promedio de los diámetros del cono en pulgadas. S = Es el acho de la abertura de la descarga en posición abierta, en pulgadas. T = Es el tonelaje de mineral que pasa por la chancadora en ton/h.

El tamaño de estas chancadoras, como ya dijimos anteriormente se especifica por dos números, dados en pulgadas o en mm: AxB A = Abertura de la boca B = Diámetro inferior del cono La granulometría del producto se ajusta controlando el set, donde en algunas chancadoras la regulación de la abertura de descarga se realiza por un sistema hidráulico.

III.

Chancadoras giratorias secundarias y terciarias

Las trituradoras giratorias secundarias son aquellas que reciben el producto obtenido en una trituradora primaria (mandíbulas o giratoria), mientras que las giratorias terciarias, recibirán el producto de una etapa secundaria. Estas máquinas tienen un diseño mecánico similar a las trituradoras primarias (disponen de crucero y punto de apoyo fijo superior). Son equipos más ligeros que las máquinas primarias, pues reciben un material ya fragmentado por la etapa anterior. La boca de admisión suele ser de 2 a 2,5 veces el reglaje de la máquina anterior. El eje principal o cono móvil puede está suspendido o apoyado en la parte inferior y sujetada la cabeza del eje a la parte superior del crucero. En el primer tipo el reglaje se

54

efectuará desde la cabeza y en el segundo se efectuará desde el pie por medio de un sistema hidráulico. Las diferencias que existen con los trituradores primarios son básicamente las siguientes:

   

Boca de alimentación menor. Diseño de la cámara de trituración más tendida. Mayor carrera de la excéntrica. Elevada velocidad de giro del cono móvil

La trituración secundaria normalmente trabaja en circuito abierto pero a veces es recomendable tamizar el material antes de pasar por el triturador a fin de eliminar aquella parte de la alimentación que ya cumple con las exigencias de tamaño del producto. Esto se recomienda en general cuando la alimentación contiene más de 25% de material menor que la abertura de salida del triturador. Una característica importante de estas máquinas es que el bastidor es mantenido en la parte inferior por un sistema anular de resortes o por un mecanismo hidráulico. Esto permite que el bastidor ceda si entra a la cámara de triturado algún material muy duro (por ejemplo, trozos de acero) permitiendo que el objeto duro pase. Esta es una de las razones para usar circuito cerrado en la etapa final del triturado, por lo que puede ser necesario escoger para el circuito, una zaranda que tenga abertura ligeramente mayor que la abertura de salida del triturador. Esto de manera de reducir la tendencia a que partículas muy duras, de tamaño ligeramente mayor que la zaranda pasen por el triturador sin triturarse, y comienzan a acumularse en el circuito cerrado. Se pueden equipar con varios diseños de revestimiento para generar distintas cavidades de triturado, adaptándose a varios tipos de alimentación: extrafina, fina, media fina y media. Al seleccionar el tipo de cavidad debe cuidarse de obtener un diseño que permita que los tamaños mayores de la alimentación entren a la trituradora de manera eficiente.

i.

Trituradoras de cono

El chancado secundario constituye la segunda etapa de la conminución de minerales que comprende a la reducción de tamaños de una alimentación proveniente de la descarga de la chancadora primaria hasta productos que alimentarán las etapas de molienda, en algunos casos y en otros al chancado terciario. El tamaño de reducción de -9” o -6” a 2” o ¾” representa un radio de reducción de 4 a 6. Esta operación se efectúa en chancadoras cónicas tipo Symons estándar o hidrocónicas.

55

ii.

Chancadora de cono estándar (standard cone crusher)

La chancadora de cono estándar es una trituradora giratoria modificada, donde el cono está soportado sobre un cojinete curvado por abajo de la cabeza o cono. En estas chancadoras, la trituración también ocurre por compresión, pero el cono viaja cerca de cinco veces más rápido que el cono de una giratoria. Del mismo modo, la amplitud de oscilación del cono puede llegar a sobrepasar 4 veces el valor de la abertura de descarga en posición cerrada. Estos dos aspectos generan un mecanismo de trituración original, en el que el mineral luego de ser comprimido y triturado no cae directamente hacia la abertura de descarga, sino al cono, según la siguiente secuencia: 1. Luego de una compresión, el cono se separa hacia abajo con una aceleración mayor que la aceleración de la gravedad. En este momento, el mineral comprimido entre el cóncava y el cono pueden caer libremente. 2. En una segunda fase el cono reduce su velocidad y es alcanzado por el material, el cual se desliza a lo largo de su pared. 3. En la tercera fase se mueve aceleradamente hacia arriba y proyecta el mineral hacia la cóncava. 4. Se inicia una nueva fase de compresión entre el cono y el cóncava



Las trituradoras cónicas se especifican por la dimensión del diámetro de su cono y varía de 559 mm hasta 3,1 m.



La abertura de alimentación en estas chancadoras puede ser variada de acuerdo al tamaño del alimento, modificando la cámara de trituración, siendo más amplia para alimento grueso y menos para alimento fino. En la práctica, se recomienda que la abertura de alimentación sea cuando menos 3 veces mayor que la abertura de descarga en posición abierta de la chancadora que se encuentra en la etapa de chancado inmediata anterior.



La abertura de la boca de descarga depende del radio de reducción de la chancadora, el cual oscila entre 4 y 8, si fuera mayor, se debe incluir otra etapa de chancado.



La capacidad de las chancadoras cónicas depende de si trabaja en circuito abierto o en circuito cerrado. Algunos factores que afectan esta capacidad son:

a. Aumentan la capacidad y rendimiento   

Adecuada selección de la cámara triturante en función a las características del material a ser chancado Distribución adecuada de tamaños en el alimento Control en la velocidad de flujo de la alimentación, lo cual se logra incluyendo pilas o tolvas de almacenamiento temporal, entre las dos etapas

56

   

Distribución correcta de la alimentación a lo largo de los 360°de la cámara triturante Dimensionamiento correcto de la faja de transporte de la descarga para lograr un máximo de capacidad de chancado Diseño adecuado de las cribas o zarandas Uso de controles automáticos

b. Deterioran el rendimiento y la capacidad       

iii.

Muchos finos en el alimento Segregación de la alimentación Alimentación inadecuada alrededor de la abertura de alimentación Mala clasificación en las cribas Uso ineficiente de la potencia instalada Operación de chancado a menores velocidades que las recomendadas En el mercado se encuentran hasta de 1100 a 3000 ton/h o más

Chancado terciario

En una gran mayoría de Plantas Concentradoras principalmente de la gran minería, el chancado terciario es la última etapa de trituración y generalmente trabaja en circuito cerrado con una zaranda o criba vibratoria (puede también operar en circuito abierto) que además puede recibir los gruesos de la criba secundaria. Un circuito de esta naturaleza permite una alimentación más homogénea a la sección de molienda. En esta etapa la máquina utilizada es una chancadora de cono de cabeza corta, cuyo esquema general se muestra en la figura 1.20.

Figura 1.20: Martillo hidráulico pica rocas

iv.

Chancadora cónica de cabeza corta (short head cone crusher)

El chancado terciario se lleva a cabo en chancadoras de cono de cabeza corta, la cual tiene la abertura de alimentación y producto siguiente:

57

  

Abertura de alimentación máxima: 250 mm (10”), Producto o descarga: 25 a 3 mm (1”a 1/8”), Radio de reducción: 4 a 6.

Se recomienda una abertura de recepción (alimento) no mayor de 2 veces el tamaño máximo del alimento. Una chancadora de cono de cabeza corta se diferencia tanto de las cónicas estándar y las hidrocónicas, por tener una mayor longitud de superficie paralela entre el cóncave y el cono, lo que permite obtener productos más finos.

Figura 1.21: Chancadora de cono estándar y de cabeza corta

1.5.2.2 Chancadores de impactos Los dos tipos principales (de impactos de eje horizontal y de eje vertical) se caracterizan por una elevada tasa de reducción y por la propiedad de dar forma cúbica al producto. Estas trituradoras también pueden usarse para trituración selectiva, un método que libera minerales duros del material estéril. Las trituradoras de impactos consisten en una carcasa de placa de acero integrando un eje y un conjunto de rotor. El número de piezas móviles es muy reducido.

58

Figura 1.22: Chancadores de impacto a) HSI; b) VSI

1. Chancador de impactos de eje horizontal (HSI) (Figura 1.22a): El material de alimentación es triturado mediante impactos altamente intensos originados por el rápido movimiento rotacional de martillos/barras fijados al rotor. Las partículas resultantes son posteriormente retrituradas dentro de la trituradora al chocar contra las piezas de la trituradora y entre sí mismas, produciendo un producto más fino y con mejor formato.

2. Chancador de impactos de eje vertical (VSI) (Figura 44b): Las trituradoras de impactos de eje vertical pueden considerarse “bombas de piedra” que operan como una bomba centrífuga. El material se alimenta a través del centro del rotor, donde es acelerado hasta una alta velocidad antes de ser descargado a través de aberturas en la periferia del rotor. La trituración ocurre mientras el material choca a alta velocidad contra los forros de la carcasa exterior y también debido a la acción de roca contra roca.

1.5.2.3 Chancadores de rodillos (HPGR)

Se utilizan en algunas plantas, aunque en muchas instalaciones han sido reemplazados por chancadores de cono. El modo de operación de estos equipos es extremadamente simple. La máquina consiste en 2 cilindros horizontales que giran uno en dirección del otro. Al revés que con los chancadores giratorios, donde la reducción es progresiva por presiones repetidas, el proceso en los rodillos es una sola presión.

59

Figura 1.23: Chancador de rodillo

1.6 Parámetros de Control de Chancado y sus Ajustes 1.6.1 Introducción Existen varios tipos de chancadores, cada uno de los cuales tiene un trabajo específico, ya sea en la fragmentación de grandes bolones (chancadores giratorios, de mandíbulas e impactadores) o en la fragmentación de material de tamaño intermedio (chancadores de cono y chancador de rodillos), o en la fragmentación de tamaños pequeños y con forma cúbica (chancadores de rodillos, chancadores de martillos e impactadores de eje vertical, VSI). Cada uno de estos equipos tiene un campo específico, lo que no implica necesariamente que no pueda realizar otra función más que la que le corresponde. Todo chancador, sin embargo, se puede utilizar en los casos en que existan condiciones para ello. Esto es importante ya que si bien un chancador puede fragmentar todo tipo de roca, esta fragmentación tiene que efectuarse en forma económica. Otro de los factores que influyen en la imposibilidad de realizar el chancado de una sola vez es la compactación o atasque de material. Una medida de la compactación del material es la diferencia entre la densidad real y la densidad aparente del material. Mientras mayor es esta diferencia, menor es la compactación. Si comparamos un trozo de roca con una muestra de material chancado o producto de una tronada, encontraremos que la roca sólida es de mucha mayor densidad. Los

60

espacios o 'bolsones de aire en el material tronado hacen que esta densidad aparente sea menor fragmentación; más si existe gran diferencia entre éstos y se requiere una gran razón de reducción para el proceso, estaremos limitados a la razón de reducción de los equipos de chancado. Que permita conseguir la reducción requerida y ubicarlas en una cadena de tal manera que juntas proporcionen esta disminución de tamaño. En tanto, la resistencia a la fragmentación es fundamental ya que afecta la razón de reducción por un lado y, por otro, definirá qué tipo de máquina se puede utilizar.

1.6.2 Flujo alimentación de mineral chancado 1.6.2.1 Variables Consideradas en el Chancado Primario i.

Granulometría de Mineral Alimentado a la Planta

Es el tamaño de las partículas de mineral proveniente de la mina que alimentan el chancado primario. Un mayor tamaño provocará un aumento de la granulometría de descarga, una disminución del tonelaje tratado y un mayor consumo de energía. Cabe hacer notar que el chancador primario actúa principalmente sobre las partículas gruesas, ya que las partículas finas atraviesan la abertura del chancador sin ser reducidas. Un material de tamaño excesivamente grueso en la alimentación como los bolones, generan atollos indeseados en la boca del chancador giratorio. Esto es especialmente relevante, ya que no se cuenta con un picar roca y ante la presencia de bolones se puede provocar una detención prolongada. Es relevante que el operador chequee los camiones antes de autorizar su descarga, en caso de verificar la presencia de bolones se debe desviar la carga.

61

ii.

Lubricación

La función principal del sistema de lubricación consiste en disminuir la fricción, evitando contacto de metal con metal, y por lo tanto, proteger la superficie de trabajo. Además enfría los sectores lubricados, ya que el aceite que retorna al estanque se calienta debido al roce. Para mantener el aceite a una temperatura óptima, este pasa a través de un intercambiador de calor con agua que reduce la temperatura (enfriadores) y permite refrigerar la pieza. La limpieza del aceite se realiza a través del filtro, donde se retienen las impurezas.

iii.

Circuito de lubricación

1. El aceite sale del estanque a una bomba, que impulsa el aceite al filtro. en este recorrido existe una válvula de alivio de presión, para desviar el aceite cuando el filtro se encuentra obstruido. 2. El aceite entonces pasa por un intercambiador de calor donde es enfriado por agua. otra válvula de alivio hará circular el aceite por el intercambiador hasta que se enfríe y se ponga espeso aumentando su presión. 3. Luego pasa a la válvula principal de alivio donde el aceite regresa al tanque en caso de que la presión sea excesiva. 4. El resto del aceite fluye hasta la tapa del bastidor principal e impulsado hacia arriba entre las superficie de contacto del eje principal, bajo la excéntrica y por la superficie de la excéntrica donde el aceite se esparce sobre los dientes de la corona y piñón.

Al mismo tiempo el aceite es impulsado hacia arriba a través de un agujero central del eje principal y sale a las superficies de contacto de la cubeta y quicionera. El exceso de aceite escurre a los dientes del piñón y corona y simultáneamente otra tubería lleva aceite a presión a través de la caja del contra eje y buje. Todo este aceite se recupera en un colector inferior y se retorna al estanque, por el otro lado el aceite de la caja de contra eje, también regresa al estanque.

iv.

Circulación de Aceite

En la figura 1.22, las flechas indican el flujo de aceite dentro del chancador.

62

Figura 1.22: Sistema de lubricación en equipo chancador

v.

Temperatura del Aceite

Un excesivo aumento de temperatura del aceite, se detecta en los dispositivos especiales (medidores de temperatura) y podría ser la causa de una detención imprevista del equipo. En los sistemas modernos con el que se cuenta en las plantas se debe visualizar la alarma correspondiente, lo que da una buena indicación al personal de operaciones y los mecánicos, determinar los pasos a seguir en la habilitación del equipo en operación normal. La mayor temperatura podría ser la consecuencia de una falla en el sistema de refrigeración, o bien un daño interno en las piezas de trabajo internos.

vi.

Nivel de saturación de filtros de Aceite de lubricación

Reviste gran importancia revisar periódicamente el filtro del aceite de retorno a objeto de pesquisar residuos metálicos que corresponden a partículas de desgaste, provenientes del circuito de lubricación. Se explica que el aceite circula a través de todas la piezas de trabajo del equipo, de tal forma que si existe un daño interno (fuerte roce), polvo que podría ingresar al circuito de

63

lubricación, se podrá detectar en un canastillo con malla fina en el ingreso del retorno al estanque.

vii.

Potencia e intensidad de corriente de chancadores

En plantas de mayor antigüedad, la operación se controla en base a la intensidad de corriente (amperaje). El operador debe observar el amperímetro y con esta señal puede alimentar la carga al equipo. (Ej.: Planta de Chancado Sewell). En plantas más recientes, el funcionamiento de los chancadores se controla en base a la potencia consumida. El sistema de control automático significa que el operador fija una cantidad de KW (set point) en sistema de control (consola) y como la correa de alimentación consta con un variador de frecuencia en su motor, se ajusta la velocidad de alimentación según la señal de potencia. Un acumulador de consumo de energía registra la cantidad de energía consumida por el chancador, el operador debe maximizar su consumo mediante la disminución de la abertura del chancador con el objetivo de obtener la menor granulometría posible. Si el stock pile comienza a disminuir, poniendo en riesgo el abastecimiento para la etapa de molienda, el operador debe bajar el manto para favorecer la producción con el correspondiente aumento de granulometría. La dureza del mineral está directamente relacionada con el consumo de energía de los chancadores ya que rocas más duras y resistentes necesitarán de una mayor energía para ser reducidas.

viii.

Nivel de cámara de trituración

La cámara de trituración del chancador está constituida por el espacio anular que queda entre el manto y cóncavo, y este espacio es mayor en su parte superior que en sumarte inferior. Comparativamente, la cámara de chancado del cono es más pequeña y trata partículas de menor tamaño que la cámara del chancador giratorio. La cámara está principalmente orientada en la vertical y la acción principal de chancado se realiza por compresión. Es muy importante que el chancador opere con el máximo de carga mineral, lo que se denomina “a cámara llena”. El hacer funcionar un chancador con poca carga mineral e incluso en vacío, significa un gasto de energía inútil (improductivo) y además produce graves daños en las piezas internas del equipo. En la figura se muestran las cámaras de trituración de un chancador secundario (tipo estándar) y la de un chancador terciario (cabeza corta).

64

ix.

Distribución de carga

La Tolva se ubica directamente arriba de la Taza, y su labor es la de acumular un poco de material, de manera que el Plato de Alimentación o Plato Repartidor no sea golpeado en forma directa por el material. El Plato Repartidor además ayuda a distribuir uniformemente el material. El direccionamiento de la alimentación del material al chancador es muy importante, por ello se debe considerar las siguientes sugerencias: Haga un esfuerzo para alcanzar la distribución de alimentación apropiada. La alimentación debe caer en plano vertical al centro del plato de alimentación. Esto es particularmente importante cuando hay requerimientos de producto más fino.

x.

Presión poste chancado

Las lainas del poste ejecutan una presión sobre el mineral que se está triturando, de modo que la separación entre las lainas del poste y las de la tuerca deben estar dentro de los valores estándar para impedir golpes entre las lainas mismas y a la vez impedir mayores consumos de potencia que puedan llegar a estado de atollo. Otro término relacionado con el poste de chancado se refiere a la presión que ejerce el poste sobre el socker liner (pieza interior), que se mantiene lubricada y con una holgura adecuada para impedir el fuerte roce entre el cielo del poste y el socker liner. Esta presión depende de la holgura que se deje en el armado del chancador. Otro término de presión del poste podría referirse a la presión de aceite que envía la bomba de lubricación hacia las piezas internas. En condiciones de baja presión el equipo se detiene y es necesario encontrar las causas de la anomalía.

xi.

Velocidad del Chancador

La velocidad de trabajo del chancador es la que entrega el sistema que entrega el motor hacia el contra eje, en forma directa o por medio de poleas y correas de transmisión¨, y luego a través del piñón/ corona. La velocidad de trabajo se mide en base a RPM (revoluciones por minuto) y están directamente relacionadas con el consumo de potencia del chancador.

65

Una velocidad anormal de un chancador es la denominada “toma la velocidad de la excéntrica”, que podría ser por un mal accionamiento entre el plato de bronce (socker) y el “cielo” del poste.

xii.

-

Ajuste abertura de salida del chancador o calibración (setting)

Ajuste de Taza (Sistema Hidráulico)

¿Cómo se realiza el ajuste de la taza? Todos estos ajustes se realizan desde una unidad de control de mandos, es decir, existen unos cilindros hidráulicos que guían la taza a la posición requerida mediante unas muescas de enganche del anillo impulsor de la tapa de ajuste. ¿Cómo aseguras el cierre? Mediante un fijador de la taza tipo trinquete con resorte que inmovilizan estas muescas después que retroceden los cilindros, quedando en esta posición hasta que sea necesario realizar otro cambio de ajuste. Debe existir un ajuste mínimo el cual debe respetarse, ya que un ajuste menor al mínimo recomendado produce acción excesiva de los resortes entregando un producto que no es satisfactorio. Por otra parte, se producen esfuerzos indebidos aumentando considerablemente los gastos de mantenimiento.

-

Comprobación de ajuste del chancador

Para comprobar o chequear el ajuste de un chancador, se procede de la siguiente forma: -

Se ata un trozo de plomo al extremo de un cable fuerte y flexible, y se introduce el plomo lentamente hacia debajo de la cámara de chancado mientras funciona, cuidando que el plomo pasa por la zona paralela de chancado, sacando rápidamente el plomo y midiendo su espesor con un pie de metro.

-

El espesor medido es un dato que permite ajustar el chancador. Si es necesario, se reajusta para obtener la abertura solicitada en el lado cerrado. Para asegurar que el ajuste es parejo en toda la cámara de chancado, se sugiere que la pieza de plomo sea insertada en cuatro puntos ubicados con una diferencia de 90° entre ellos, si está desnivelado significa que la distribución del mineral de alimentación es incorrecta y debe mejorarse.

66

1.6.3 Funcionamiento General de los Chancadores 1.6.3.1 Chancadores Giratorios El movimiento del eje principal (en donde está montado el manto) es originado por un motor eléctrico, el que, por medio de un sistema de accionamiento directo o de correas hasta un eje piñón, acciona la corona, haciéndola girar. Esta corona es solidaria a la excéntrica que tiene un buje en su interior en donde se desliza verticalmente el eje principal. El poste adopta la inclinación de la excéntrica dentro del buje interior, de tal manera que, con el giro de la excéntrica, se produce un movimiento de vaivén que produce la compresión de las rocas y consecuentemente la fragmentación. La diferencia entre el lado abierto O.S.S. (Open Side Setting) y el lado cerrado C.S.S. (Close Side Setting), que en definitiva es el movimiento del manto, se denomina movimiento excéntrico y es uno de los factores que influyen en la capacidad de los equipos giratorios. El poste en este chancador está apoyado en su parte superior en un sistema integrado denominado “araña”, que consiste en dos brazos que salen de la carcasa superior y un dispositivo cilíndrico en cuyo interior se instala el buje el cual permite que el eje principal tenga la libertad necesaria para pivotar y generar el movimiento cónico. Entre los bujes (ya sea el de la araña o el de la excéntrica) y el poste existe una capa de aceite lubricante que impide que las piezas estén en contacto, ya que si esto sucede, se generan altas temperaturas y/o desgaste en las piezas por roce. De aquí la importancia de los sellos contra polvo y sellos de retención de lubricante. Los chancadores giratorios tienen un sistema hidráulico sobre el que va montado el eje principal y por medio del cual un pistón hace subir o bajar el poste. Para esto existe un tanque desde el cual es bombeado el fluido hidráulico al pistón y éste último sube levantando el poste y cerrando la abertura de descarga. Cuando se quiera aumentar la abertura de descarga, el fluido hidráulico es bombeado desde el cilindro al tanque, haciendo descender el poste.

1.6.3.2 Verificación físico-mecánico de los chancadores Eliminar o reducir detenciones del proceso de producción, reducir interferencias y pérdidas de tiempo en reparar, y reducir los costos de mantención. La planta de Chancado Secundario/Terciario tiene como objetivo reducir el mineral hasta alcanzar un tamaño adecuado para alimentar el proceso de molienda; cumpliendo con los estándares de la empresa.

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Para cumplir dicho objetivo, un punto importante es una adecuada inspección de los equipos involucrados, que nos dará garantías de unos buenos funcionamientos de estos y cumplir con las metas establecidas por la empresa. Bien, analizaremos los principales equipos involucrados en la operación de la planta de chancado, veremos el objetivo de cada uno de ellos, características de los equipos, principales fallas y revisaremos la operación de ellos a través de una lista de chequeos.

1.6.3.3 Cuerpo superior Cuando se trata de un chancador primario giratorio, en el cuerpo superior se encentra la denominada “Araña”, que trabaja junto al poste. En general el Cuerpo superior es la “tuerca”, que tiene la laina (revestimiento de ajuste) en algunos tipos de equipo. Por otra parte en la parte superior trabaja el “poste”, el que funciona en forma excéntrica. El poste a su vez tiene instalada las lainas que efectúan el trabajo de trituración en conjunto con la laina de la tuerca. En lo equipos de mayor antigüedad la separación entre la laina del poste y la laina de la tuerca se regula mediante el ajuste de la tuerca. En los equipos de última generación el ajuste (setting) se realiza por el sistema Hidroset, que permite subir o bajar el poste.

1.6.3.4 Cuerpo inferior En el cuerpo inferior del chancador está el sistema de apoyo del poste, llamado socker liner. En este está el sistema de bujes excéntrico, la corona y el piñón que transmite el funcionamiento desde el motor.´ Todas las estructuras están montadas en un marco principal, en la cual están los resortes de amortiguación.

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Figura 1.23: Estructura interior chancador giratorio

1.6.3.5 Cilindro Hidroset Consiste en un acumulador de nitrógeno y un par de bombas que impulsan el aceite desde un depósito o estanque hacia un conjunto cilindro hidráulico. El pistón o cilindro soporta el conjunto eje principal (main shaft) para mantener el setting del chancador (OSS). El recorrido total del cilindro es de 12”, pero por medidas de seguridad se debe dejar 2” de holgura en la parte inferior y 2” en la superior, para no llegar a los límites, reduciendo en consecuencia su recorrido a 8”. La razón principal se origina por el material de gran tamaño y de alta dureza que hace saltar al poste, entonces con este pequeño colchón evitamos daños en la araña por la parte superior y en los platos por la inferior.

Este sistema cumple dos funciones principales:

-

Eleva o baja el poste según se requiera para ajustar el setting o en caso de obstrucción o atollo del chancador. Absorbe los impactos cuando el poste tiende a saltar ante fragmentos de rocas grandes y de alta dureza o en su defecto por material no triturable.

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Figura 1.24: Sistema Hidroset chancador

1.6.3.6 Unidad de Lubricación Compuesto por dos bombas encargadas de impulsar el aceite desde un estanque o deposito, para lubricar el contra-eje (3,5 a 5 gpm) y a los bujes interior y exterior de la excéntrica (35 a 40 gpm por cada uno). De las dos bombas, una está en operación y la otra está en standby, ambas deben estar en modo automático de tal manera que si llega a caer la que está en operación, entre de inmediato la que se encuentra standby. La condición de partida de estas se encuentra enclavada con el nivel de temperatura del aceite en el estanque. Dicha temperatura de habilitación o de permiso dependerá de la zona geográfica donde se encuentre el chancador: climas cálidos 20°C y en climas más bien fríos del orden de los 38°C.

1.6.3.7 Unidad Hidráulica Ajuste de taza (Sistema Hidráulico) ¿Cómo se realiza el ajuste de la taza?

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Todos estos ajustes se realizan desde una unidad de control de mandos, es decir, existen unos cilindros hidráulicos que guían la taza a la posición requerida mediante unas muescas de enganche del anillo impulsor de la tapa de ajuste. ¿Cómo aseguras el cierre? Mediante un fijador de la taza tipo trinquete con resorte que inmovilizan estas muescas después que retroceden los cilindros, quedando en esta posición hasta que sea necesario realizar otro cambio de ajuste. Debe existir un ajuste mínimo el cual debe respetarse, ya que un ajuste menor al mínimo recomendado produce acción excesiva de los resortes entregando un producto que no es satisfactorio. Por otra parte, se producen esfuerzos indebidos aumentando considerablemente los gastos de mantenimiento

1.6.3.8 Control y ajuste de posibles desviaciones de los parámetros 

Acumulador de consumo de energía

Registra la cantidad de energía consumida por el chancador, el operador debe maximizar su consumo mediante la disminución de la abertura del chancador con el objetivo de obtener la menor granulometría posible. Si el stock pile comienza a disminuir, poniendo en riesgo el abastecimiento para la etapa de molienda, el operador debe bajar el manto para favorecer la producción con el correspondiente aumento de granulometría. La dureza del mineral está directamente relacionada con el consumo de energía de los chancadores ya que rocas más duras y resistentes necesitarán de una mayor energía para ser reducidas.

1.6.3.9 Calibración y ajuste de chancadores: primario abierto y secundarioterciario/lado cerrado La abertura del lado cerrado del chancador es el espacio que queda entre la cóncava y el manto del chancador, esta abertura es donde se produce la compresión de chancado, por ende la abertura determina el tamaño al cual serán chancadas las partículas. La subida o bajada de la cóncava se realiza mediante el sistema hidráulico de ajuste del chancador.

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Figura 1.25: Setting cerrado de chancador

1.6.4.0 Potencia de Chancadores La potencia consumida por el chancado es una medida fijada por el operador (set point), cuyo valor depende de las condiciones mecánicas del equipo. Existe un enclavamiento entre la potencia consumida por el equipo, la que envía una señal al valor fijado en el set point y el sistema automático regula la velocidad de la correa de alimentación de mineral al chancador y de esta forma se mantiene el consumo de potencia. Este sistema permite evitar los atollos por sobrecarga.

1.6.4.1 Flujo de carga 

Distribución del Mineral

En la operación con chancadores es necesario asegurar que se cuente con la cantidad suficiente de mineral. Para ello es conveniente realizar el chequeo de los buzones de recepción de carga y las tolvas de traspaso.



Buzones

El buzón o chute de traspaso es un dispositivo que sirve como conexión y guía del traspaso de mineral desde una correa transportadora a otros dispositivos (correa, harnero, chancador, etc...).

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El chequeo del buzón o chute involucra: -

atollos de mineral daños a la estructuras por golpes de mineral limpieza de mineral acumulado debido su exceso de humedad sensores de atollo si es que existen



Tolvas

El chequeo de las tolvas debe incluir: -

Estructuras, implica la detección de filtraciones de mineral debido al desgaste o a los posibles daños en la estructura debido a golpes de mineral. Nivel de carga, en el interior de las tolvas debe ser lo más parejo posible, para mantener la continuidad de la operación.

1.6.4.2 Temperatura de aceite de lubricación Para poner en servicio el chancador es fundamental que la temperatura esté en los rangos de 40 grados Celsius. En caso que el equipo haya estado detenido por muchas horas es necesario antes de poner en servicio el chancador se debe conectar el sistema de calefacción del aceite. Poner en marcha la bomba de aceite lubricante de la trituradora y comprobar que no haya fugas en los tubos. Dejar que la bomba funcione unos 30 minutos y, a continuación, limpiar de posibles impurezas el colador de aceite de retorno y el colector de suciedad. Re arrancar la bomba. Poner en marcha el motor de la trituradora y verificar el sentido de rotación del eje propulsor. Hacer funcionar la máquina en vacío hasta que el aceite de retorno haya alcanzado una temperatura de 40°C. Comprobar que la bomba de lubricación circulante del porta cojinetes de collar arranque al mismo tiempo que el motor de la trituradora. Al arrancar en temperaturas muy bajas (antes de alcanzar la temperatura de trabajo), puede ocurrir que el aceite se salga por el anillo deslizante

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1.6.4.3 Fallas principales y sus soluciones En la tabla 1.4 se muestra las fallas principales que podrían producirse durante la operación de los chancadores.

Tabla 1.4: Principales fallas en chancadores

1.6.4.4 Lista de chequeo chancador Para reducir las probabilidades de fallas, diariamente se debe efectuar inspecciones con la ayuda de una lista de chequeo (Tabla 1.5)

1.6.4.5 Atollo por humedad En las estaciones de verano, aumenta considerablemente la humedad del mineral y el mineral de mayor fineza obstruye principalmente las tolvas de los alimentadores y los chutes de traspaso, lo que influye en una disminución notoria del nivel de procesamiento de una planta de Chancado. Por otra parte la mayor cantidad de humedad disminuye la superficie útil de los harneros clasificadores, factor que incide en la obtención de una granulometría de material fino en el sobre tamaño del harnero, que va hacia la alimentación al chancador, afectando su funcionamiento normal y a la vez que se produce un aumento de la carga circulante.

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Tabla 1.5: Listado de chequeo de equipo chancador

Actividades diarias a realizar Chequear presión de la bomba de lubricación Chequear temperatura de aceite de retorno Chequear ruidos anormales de bomba y motor Chequear estado físico de la estructura Chequear estado físico de anillos de ajuste Chequear el estado físico del sistema de amortiguación Chequear el estado físico del sistema de trabas Chequear el estado físico del plato de distribución de carga Chequear el estado físico de la coraza Chequear el estado físico de la estructura de soporte Chequear el estado físico de elementos de desgaste Chequear nivel estanque de aceite Chequear correas de transmisión Chequear agua de la tasa Chequear flujo de aceite Chequear estado físico del tubo de alimentación al chancador

1.6.4.6 Atollo por material fino En función de lo descrito en el punto anterior es posible que el chancador se pueda atollar con material fino, debido a que se produce un aumento del consumo de potencia. No obstante, el material fino y con mayor humedad atolla a los chutes de traspaso y se produce un llampo en las mallas de los harneros, reduciendo la superficie útil.

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1.6.4.7 Fugas de aceite Pueden producirse fugas de aceite por rotura de ductos y por la cañería de impulsión de la bomba de aceite. También se produce una fuga de aceite cuando se intenta poner en servicio un chancador con el aceite le lubricación con baja temperatura.

1.6.4.8 Análisis de niveles de impurezas en aceite de lubricación Reviste gran importancia revisar periódicamente el filtro del aceite de retorno a objeto de pesquisar residuos metálicos que corresponden a partículas de desgaste, provenientes del circuito de lubricación. En la línea de retorno del aceite desde el equipo hacia el estanque, el aceite pasa por una malla que retiene todas las impurezas que puedan salir del equipo como consecuencias de un trabajo anormal. Estas impurezas pueden ser de los siguientes metales: Hierro, Cobre, Plomo, Estaño, Cromo, Níquel, Plata, Aluminio… Se toman las muestras correspondientes y se determina las ppm de cada uno de ellos y se compara con los valores estándar de trabajo normal. De acuerdo al metal y la cantidad de ppm se puede determinar si existe desgaste excesivo o daño en alguna pieza determinada del equipo. Por otra parte también se podrán encontrar impurezas tales como sílice que significa una contaminación con mineral.

1.6.4.9 Saturación de filtros Reviste gran importancia revisar periódicamente el filtro del aceite de retorno a objeto de pesquisar residuos metálicos que corresponden a partículas de desgaste, provenientes del circuito de lubricación.

1.6.5.0 Parada y Puesta en Marcha de una Planta de Chancado La coordinación es el conjunto de actividades de planificación necesaria para llevar a buen término una tarea específica.

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La coordinación es un trabajo de gran responsabilidad que involucra a muchas personas. Su principal objetivo es evitar pérdidas de cualquier especie (humanas, económica, material, etc.).

 Elementos de la Coordinación de actividades de detención y puesta en marcha. -

Fechas y Plazos Intercambio de información Secuencia de actividades Agentes involucrados Aseo y Limpieza Riesgos asociados

 Agentes involucrados Los agentes involucrados son todas aquellas áreas que participan directa o indirectamente de la actividad. Los principales agentes son:

-

Plantas proveedoras de la materia prima. (Ej.: ferrocarril Mina) Plantas clientes del producto. (Ej.: Planta de Molienda) Empresas de servicio externo. (Ej.: Central de Energía Eléctrica) Mantención (Ej.: Eléctricos, Instrumentistas, Mecánicos, otros)

 Fechas y Plazos Las fechas y Plazos vienen determinados por:

-

El Plan de Producción El Plan de Mantención

Las fechas del Plan de Mantención deben ser confirmadas para evitar pérdidas de tiempo, y así dar cumplimiento al Plan de Producción.

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 Intercambio de Información La comunicación es fundamental a la hora de transmitir información, es por tanto necesario, mantener lazos de comunicación adecuados a la actividad con los diferentes agentes involucrados. Los más usuales se muestran en las siguientes: -

Telefonía Radiocomunicación Internet Bitácoras

 Secuencia de actividades La secuencia de actividades está designada mediante procedimientos de trabajo seguro, ya sea tanto la detención de la Planta, bloqueos y desbloqueos de equipos, y puesta en marcha.

 Riesgos Asociados Una coordinación NO adecuada, aumenta el riesgo de las actividades. No olvidar que en la planta se mantiene contacto con:

a) b) c) d) e) f)

Niveles altos de energía eléctrica. Presiones altas en cañerías. Elementos o reactivos tóxico. Equipos a gran altura. Proyección de partículas sólidas. Altos niveles de energía mecánica.

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1.7 Cribado de minerales El Cribado (o harneado), en procesamiento de minerales, se puede definir como una operación metalúrgica auxiliar que consiste en la separación o clasificación de una mezcla de partículas de mena de diferentes tamaños en dos o más fracciones, cada una de las cuales estará formada por partículas de tamaño más uniforme que la mezcla original.

Figura 1.26: Esquema de cribado de dos y cuatro productos

Esta operación de cribado que se realiza en máquinas con superficies perforadas (malla) se aplica en la sección de chancado con el fin de aumentar la capacidad de las chancadoras y evitar el paso de material más fino que el de la abertura de descarga de las chancadoras. Esta operación como habíamos dicho anteriormente, en su forma más simple origina dos productos, uno de partículas más gruesas que la abertura de la malla, denominado gruesos o rechazo (Over size) y otro de tamaño de partícula menor a la abertura de la malla, denominada finos o pasante (Under size).

79 Gráficamente esta operación se puede explicar con el siguiente esquema, el cual está en función del espesor de material sobre la criba.

Figura 1.27: Las tres regiones principales que ocurren a lo largo de la malla de la criba

Generalmente se ha aceptado que existen tres regiones distintas de flujo al aumentar la carga de partículas sobre la malla de la criba. En la primera sección de la malla se produce la estratificación y el cribado no es efectivo, esto debido a la baja rapidez de flujo por lo que las partículas tienden a tener un movimiento irrestricto excesivo y porque no se está utilizando en su totalidad la superficie de la malla cribante. En la segunda región, la separación entre gruesos y finos es más efectiva, debido a que por lo menos ya existe una monocapa de partículas sobre la superficie y por ende hay una máxima velocidad de flujo, mínima acción de rebote de las partículas, haciendo que las partículas de paso potencial tengan una máxima exposición a la abertura de la malla. En la tercera región, las partículas tienen mayor dificultad para ser clasificadas debido a que se encuentran mucho más cerca en tamaño, a la abertura de la malla, siendo su probabilidad de atravesarla mucho menor. Esta zona es la que define o determina el tamaño de corte de la criba y su eficiencia. La estratificación del alimento a la criba es efectiva si la altura de la cama es la adecuada, de modo que si es excesiva, habrá una mala clasificación, de ahí que en la práctica se recomienda una altura en la descarga de la criba no sea mayor a 4 veces la abertura de la malla para un material de 1,6 t/m3 de densidad y de tres veces para un material de 0,8 t/m3. Sin embargo, ello dependerá de la variedad de menas a ser tratadas, de las características mineralógicas y de sus distribuciones granulométricas.

80

1.7.1 Equipo de cribado En la industria del procesamiento de minerales, el equipo utilizado en el cribado es una criba que consiste de una malla, la cual puede ser de una plancha de acero perforada o de alambre tejido de alta resistencia a la abrasión y al impacto; una estructura metálica que soporta a la malla y bordes de altura adecuada para mantener el mineral sobre la superficie de la malla y un sistema de accionamiento, que en algunos casos sólo la fija y en otros es un eje excéntrico conectado a un motor eléctrico que le da un movimiento característico.

Figura 1.28: Esquema de un harnero

1.7.1.1 Tipos de harneros En procesamiento de minerales, el equipo de cribado puede en general clasificarse en dos tipos:

a. Cribas estacionarias o fijas b. Cribas dinámicas o móviles

a. Cribas estacionarias

Las cribas fijas se utilizan generalmente en clasificación de partículas gruesas en la primera etapa de chancado en seco y en húmedo en la molienda y se caracterizan por la forma que las partículas toman contacto con la superficie cribante, es decir su pendiente. Las máquinas más utilizadas de este tipo son:

81

i. ii.

i.

Criba de parrilla o grizzly Criba curva o D.S.M.

Criba de parrilla

Esta criba (grizzly) se caracteriza por su malla que está hecha de barras de acero paralelas de sección trapezoidal, dispuestos con la base mayor hacia arriba, de modo que el material alimentado, no se obstruya en ellas y el desgaste sea compensado por la base de mayor sección. Estos equipos son de gran capacidad y varían de acuerdo a la inclinación que va de 35° a 45°, el cual generalmente se instala antes de la chancadora primaria. Su eficiencia es baja y su abertura puede ser menor o igual a la abertura de descarga de la chancadora. Estos equipos por ser estáticos se obstruyen fácilmente siendo mayor cuando el mineral viene con bastante humedad. En algunos casos estos equipos son animados por un motor y un eje excéntrico convirtiéndolos en vibratorios. Estos se pueden observar en la figura 1.29.

Figura 1.29: Grizzlies vibratorios

ii.

Criba curva

Este clase está representada por la criba D.S.M. (Dutch States Mines). Se caracteriza por tener una malla constituida por rejillas paralelas de acero, de sección trapezoidal, formando una superficie curva en un arco aproximado de 60°. Este equipo trabaja con pulpas y puede realizar separaciones en tamaños finos, lográndose cortes hasta de 50 micrones y la capacidad es hasta 180 m3/h por cada metro cuadrado del área. La principal variable de aplicación es la velocidad de flujo de la pulpa. Estas cribas curvas se aplican

82

en la molienda en circuito cerrado de menas de mineral pesado, permitiendo reducir la sobre-molienda de estos.

Figura 1.30: Criba D.S.M.

b. Cribas dinámicas

En estas cribas se favorece la estratificación de las partículas mediante el movimiento de la superficie cribante. Se clasifican en:

i. ii.

Cribas rotatorias Cribas vibratorias

i.

Cribas giratorias

Uno de los aparatos más antiguos que se conocen en este tipo Cribas es el trommel, el cual es una criba giratoria de forma cilíndrica que conforma la malla clasificadora que puede ser de plancha perforada o alambre tejido. Este equipo trabaja tanto en húmedo como en seco. Se utiliza generalmente en la sección de chancado cuando la mena contiene mucha humedad y finos arcillosos, también en el rebose de molinos de bolas. El trómel maneja material desde 55 mm hasta 6 mm y aun se pueden manejar tamaños más pequeños bajo condiciones de cribado en húmedo. Unas de sus desventajas es el rápido desgaste de la malla y la poca capacidad.

83

Figura 1.31: Esquema de una criba giratoria trommel

El trommel tiene un eje inclinado, cuya inclinación varía de 4° a 10°, en función de la aplicación y del material utilizado. Pueden ser utilizados en húmedo o en seco.

ii.

Criba vibratoria

La criba vibratoria es el equipo de cribado que más se emplea en procesamiento de minerales y por tanto existe una gran variedad que pueden clasificarse de acuerdo con:     

El movimiento vibratorio real de la superficie de cribado El lugar en que se aplica el movimiento vibratorio La forma en que se genera el movimiento La naturaleza de la superficie de cribado La forma en que está sostenida la criba

Una criba vibratoria está por lo tanto constituida de una malla que puede ser de alambre tejido o de planchas perforadas, montada en una armadura metálica que vibra a gran velocidad - 1000 a 3600 ciclos/min. - con oscilaciones de 1/8”a ½” que originan movimientos circulares, elípticos o de vaivén en un plano oblicuo a la superficie de la criba; este movimiento permite que las partículas puedan estratificarse y entrar en contacto con la superficie cribante y al mismo tiempo que el material pueda avanzar sobre la superficie de la malla. Generalmente estas cribas pueden instalarse en forma horizontal o inclinada. El movimiento de la superficie cribante en una criba horizontal ocurre en dirección oblicua a ésta, el cual produce el avance del material y por ello se le utiliza en operaciones de desaguado. Esto se puede ver en la figura 1.32.

84

Figura 1.32: Movimiento de la partícula en una criba horizontal

Las cribas vibratorias inclinadas son aquellas en las que la superficie se instala con una pendiente que puede oscilar entre 15° y 35°. El movimiento puede ser elíptico o circular el cual origina la clasificación y desplazamiento de la mena, tal como se muestra en la figura 1.33.

Figura 1.33: Movimiento de una partícula en una criba inclinada

85 Figura 1.34: Cribas vibratorias de uno y dos pisos con malla cribante

En una criba vibratoria, el movimiento vibratorio puede ser originado por:

• • •

Mecanismo de excéntrica Mecanismo por solenoide Mecanismo de pesos desbalanceados y vibrador mecánico

El movimiento por mecanismo de excéntrica, se utiliza para aparatos que trabajan con partículas gruesas mayores a 1 ½”. El movimiento originado por pesos desbalanceados y un vibrador mecánico se utiliza para rangos de tamaños menores a 1 ½” y es bastante efectivo hasta la malla 28. El movimiento originado por vibraciones eléctricas producidas por solenoides, casi no se usan en procesamiento de minerales.

1.7.1.2 Propósito del cribado La operación de cribado, en toda Planta Concentradora o de Procesamiento de minerales, tiene los siguientes propósitos: • • • •

Evitar que la mena triturada en forma incompleta, ingrese a la siguiente operación unitaria, aumentando así su capacidad y eficiencia. Extraer el material más pequeño que cierto tamaño especificado del alimento a una operación unitaria. Seleccionar materiales dentro de grupos específicos de tamaños de productos terminados. Proveer un adecuado rango de tamaño de alimento a cualquier otra operación unitaria.

1.7.1.3 Variables que influyen en la operación de cribado Debido a que hay muchas variables interrelacionadas directa o indirectamente entre el chancado y el cribado de menas, no es tan fácil predecir en forma categórica la capacidad o la eficiencia de cribado de una Planta en operación o de una futura instalación. Ello conlleva a efectuar las evaluaciones correspondientes para cada mineral que se trate y el equipo de cribado que se utiliza. Como hemos visto que las cribas vibratorias son las máquinas que han encontrado mayor uso en las Plantas Concentradoras, nos permitiremos identificar las principales variables operativas que influyen en su operación y control. Para su mejor entendimiento y manejo, las clasificaremos en:

86

1. Variables relacionadas con las características de la criba 2. Variables relacionadas con las características de la mena 3. Variables relacionadas a la operación

1.

Variables relacionadas con las características de la criba

Las principales son: 

Tipo de malla

Su elección es siempre un problema latente para cada mena, pero mínimamente debe cumplir con los requerimientos de tamaño de corte de separación y de resistencia a la abrasión y vibración. En el mercado encontramos mallas de tres clases: a. De placas perforadas que pueden ser de acero al manganeso, inoxidables o de caucho las cuales han resultado ser más durables y menos ruidosas, etc. aunque de mayor costo inicial. b. De mallas metálicas que pueden ser de acero alto carbono, acero galvanizado, etc. Son recomendadas para partículas menores a 1 ½”. c. De barras paralelas que pueden ser de acero al manganeso, inoxidable o caucho.

Estas cribas generalmente se utilizan en la clasificación de partículas muy grandes tales como las cribas estacionarias o las vibratorias denominadas grizzlies. 

Relación entre el área abierta y el área total de la superficie cribante

La oportunidad de pasar a través de la abertura de la criba es proporcional al porcentaje de área abierta de la malla de la criba dispuesta al mineral, la cual se define como la relación del área neta de las aberturas al área total de la superficie de cribado. Entre más pequeña sea el área ocupada por el mineral en la malla, tanto más grande será la oportunidad de que una partícula alcance una abertura, pero, el diámetro del alambre será menor, por consiguiente, menos resistente a la abrasión. El tamaño de la criba se identifica ancho x largo (A x L = 4’ x 8’). Aquí la dimensión A se regula de modo que el lecho de partículas tenga una altura adecuada, mientras que la dimensión L regula el tiempo de retención de las partículas de mena, generalmente varía de 1,6 a 3 veces A. 

Amplitud de oscilación y frecuencia

Resulta ser un factor importante porque determina el número de saltos que una partícula realiza sobre la malla es la amplitud de las vibraciones, la cual influye sobre la eficiencia

87

aumentándola, puesto que reduce el cegamiento y se induce la segregación de la mena alimentada, permitiendo que los finos pasen a través del lecho de alimentación hasta la superficie de la malla. En consecuencia, en el cribado de partículas grandes se necesitan amplitudes grandes y frecuencias bajas mientras que las partículas pequeñas se procesan con amplitudes menores y frecuencias de vibración altas. Amplitudes de vibraciones muy altas hace que las partículas realicen pocos saltos sobre la malla y amplitudes de vibración bajas originan atoros y desclasificación, por consiguiente una reducción en capacidad y eficiencia. Ello conlleva a que en esta operación debe existir una adecuada concordancia entre la amplitud y la oscilación, de modo que la partícula se expongan adecuadamente sobre la superficie abierta de la malla.

Figura 1.35: Mallas de alambre de diferentes aberturas pero de área abierta similar

88

2.

Variables relacionadas a la característica del mineral

Entre las más importantes son: 

Análisis granulométrico del alimento

La distribución de tamaños de partículas del alimento a la criba afecta tanto la capacidad como la eficiencia de cribado puesto que el porcentaje de partículas de tamaño crítico (partículas de tamaño cercano a la abertura de la malla), determina la facilidad de cribado. En consecuencia, las partículas comprendidas entre el 0,75 y 1.25 de la abertura de la malla son las que mayores dificultades originan en el cribado, por consiguiente, si la proporción de este material fuera considerable, la capacidad de la criba caería ostensiblemente y sería necesario incrementar el tiempo de retención del mineral. La forma de las partículas también es un factor importante en el cribado, por ejemplo las partículas alargadas tienden a obstruir las aberturas de la malla, reduciendo su eficiencia. 

Humedad superficial de la mena.

La humedad presente en la mena está compuesta mayormente de agua absorbida sobre la superficie de las partículas de la mena y cuanto más pequeñas son presentan más humedad y esta humedad origina que estas partículas se adhieran a las partículas gruesas, impidiendo la estratificación y por lo tanto, el cribado. En casi la mayoría de minas hay agua y también épocas de la lluvia que de todas formas humedecen al material, por consiguiente, la humedad de la mena es un problema que está latente en toda Planta Concentradora. En consecuencia si la humedad es mayor al 4%, su influencia es nociva, porque origina cegamiento de la malla y en casos extremos produce cementaciones sobre el alambre de la malla.

3.

Variables relacionadas a la operación

Entre las más utilizadas son: 

Pendiente de la malla

La inclinación de la malla tiene una influencia directa sobre la capacidad de la criba, puesto que a mayor pendiente, mayor capacidad, pero ello influye negativamente sobre la eficiencia y reduce el tiempo de retención de la mena sobre la malla. Para una operación normal, la inclinación de la malla oscila entre 15°a 35°; los ángulos mayores a 25°se utilizan para una mena liviana y fina, mientras que las partículas

89

grandes y pesadas se procesan en mallas con inclinación de 15°a 25°. Ángulos menores a 15°sólo se utilizan en el cribado en húmedo. 

Capacidad y eficiencia

La capacidad y eficiencia de una criba son variables que guardan generalmente una relación inversa, es decir, un aumento en capacidad probablemente signifique una caída en su eficiencia de separación. La capacidad es simplemente la cantidad de mena que se alimenta por unidad de área de superficie de cribado de la criba en la unidad de tiempo, pero este concepto carece de valor si no se le relaciona con la eficiencia. La eficiencia que es propia de cada capacidad, está determinada por el grado de perfección de separación de la mena en fracciones de tamaño superior o inferior a la o las dimensiones que regulan las aberturas de las mallas. Sin embargo para su determinación aún no se ha aceptado universalmente un método, pero hay métodos que cada fabricante ha adoptado, tal como el de la Allis Chalmers, la cual toma una muestra de las partículas más gruesas de la abertura de la malla (oversize) que es analizada en el laboratorio, para su dimensionamiento y cálculo del porcentaje de finos desplazados donde el porcentaje de las partículas menores (undersize) se restan de 100. Esto es: Ec = 100 - (% de finos en el rechazo) O en forma equivalente tenemos:

Ec

= Es la eficiencia de extracción de finos

Wo

= Peso de gruesos producido

Wvo

= Peso verdadero de gruesos en el alimento, tal como se ha determinado en el laboratorio

Esto es cuando la eliminación de finos es el parámetro de control. Por otro lado, si el parámetro de control fuera la recuperación de finos, se puede utilizar las siguientes fórmulas:

90

Ec

= Eficiencia de recuperación de finos

F(x)F

= Porcentaje de finos en el alimento

F(x)O = Porcentaje de finos en el producto grueso

1.7.1.4 Carga circulante en circuitos cerrados de chancado-cribado El término Carga Circulante, en Procesamiento de Minerales, se define como el tonelaje de mineral que retorna a una etapa de una operación o un proceso metalúrgico. En la selección de equipos de chancado-cribado, preparación de diagramas de flujo y diseño de Plantas Concentradoras, es necesario calcular la carga circulante, que generalmente se suele utilizar en la última etapa de chancado. Básicamente hay dos tipos de circuitos cerrados: • •

Circuito cerrado regular o normal. Circuito cerrado inverso.

Tipo I: Circuito cerrado normal Este circuito obedece al siguiente diagrama de flujo dado en la figura 1.36

91

Figura 1.36: Circuito cerrado normal

Donde la carga circulante se puede calcular haciendo uso de la siguiente fórmula:

R1

= Tonelaje de carga circulante como % del tonelaje alimentado, F.

E

= % de eficiencia de la zaranda vibratoria.

Y

= % del pasante en la descarga de la chancadora.

Tipo II: Circuito cerrado inverso (CCI) Este circuito cerrado de chancado-cribado obedece a siguiente diagrama de flujo dado en la figura 1.37. Aquí la carga circulante se puede determinar haciendo uso de la siguiente expresión:

92

R2

= % de carga circulante con respecto al alimento, F.

Y

= % de pasante en la descarga de la chancadora.

Z

= % de pasante en el alimento al circuito.

Como podemos ver, resulta importante resaltar la interdependencia de la carga circulante con la eficiencia y con ello, la capacidad.

Figura 1.37: Diagrama del circuito cerrado inverso

1.7.1.5 Cuidados que se debe tener Los principales cuidados que se debe tener con los harneros son los siguientes:



La malla del harnero debe estar en buenas condiciones, sin huecos que dejen pasar carga gruesa



Si la malla presenta huecos la carga gruesa se pararía, es decir, el harnero haría una mala clasificación de tamaño, con el consiguiente perjuicio a la sección molienda



Limpiar el chute de descarga de finos, especialmente cuando el mineral viene húmedo



Los orificios de la malla del harnero deben estar limpios, libres de carga, alambres, etc.

93

1.7.1.6 Especificaciones de operación 

Parrillas y Grizzly Estacionario o o o o o

o



El control y su operación lo realiza el chancador primario; bajo la supervisión del Jefe de guardia. Las parrillas de las tolvas y del grizzly estacionario, no deben presentar daños. El espaciamiento de las parrillas debe de ser uniforme. En el caso de la parrilla de las tolvas de gruesos, la limpieza y rotura de los bancos lo hará en su totalidad el personal de mantención. En el caso de la parrilla del grizzly estacionario debe de ser limpiada periódicamente por el operador, para evitar que se sobrecargue de finos la chancadora y pierda capacidad. Cuando limpie la parrilla del grizzly, con el barreno posesiónese bien y nunca sobre esta parrilla.

Harnero vibratorio o o o o

El control y su operación, lo realiza el chancador secundario; bajo la supervisión del Jefe de turno. Las mallas de los cedazos deben de estar sanas y no huecas Se debe mantener las mallas limpias y no tupidas con carga. No se debe limpiar las mallas, cuando el equipo este en operación. El colchón de la carga debe de ser de 2” a 4” y no más, para evitar que se sobrecargue.

1.8 Proceso de molienda de minerales El proceso de molienda tiene como objetivo continuar reduciendo el tamaño de las partículas que componen el mineral, para obtener una granulometría máxima de 180 micrones (0,18 mm), permitiendo de esta forma, la liberación de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas individuales. En esta etapa al material mineralizado se le agrega agua para formar una pulpa y los reactivos necesarios para realizar el proceso siguiente: La flotación. Si bien es cierto que la etapa de molienda es necesaria, debemos considerar aquellos aspectos o razones por las cuales se hizo necesaria esta etapa:

94



Para alcanzar la adecuada liberación del mineral útil



Incrementar el área superficial por unidad de masa, de tal forma de acelerar algunos procesos físico-químicos

Este proceso se realiza utilizando grandes equipos giratorios o molinos de forma cilíndrica, en dos formas diferentes: molienda convencional y molienda no convencional. Dependiendo de la fineza del producto final, la molienda se dividirá a su vez en subetapas llamadas primaria, secundaria y terciaria. Los equipos utilizados en molienda se especifican en función del Largo y del Diámetro en pies (L/D). La razón largo/diámetro (L/D) define varios tipo de molino. En general se cumple que:

•

En molinos horizontales convencionales L/D = 1,2 – 1,8

•

Cuando L/D = 4 - 5 (molinos de tubo)

•

Molienda AG y SAG, L/D < 1

Los molinos primarios utilizan como medio de molienda barras de acero y se denominan "MOLINOS DE BARRAS". La molienda secundaria y terciaria utiliza bolas de acero como medio de molienda y se denominan "MOLINOS DE BOLAS". Las razones de reducción son más altas en molinos que en chancadores. En efecto, en los molinos primarios son del orden de 5:1; mientras que en molinos secundarios y terciarios aumenta a valores de hasta 30:1. En esta etapa, al material mineralizado se le agregan agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios para realizar el proceso siguiente que es la flotación. En la Figura 1.38 se puede apreciar un esquema en donde se describen los tipos de molienda.

95

Figura 1.38: Tipos de molienda

Siguiendo la clasificación mostrada en la figura 1.38, cabe destacar que las alternativas de molienda convencional y molienda SAG (no convencional), son las más ampliamente desarrolladas en la industria, en desmedro de la molienda AG (molienda autógena). Además, se puede agregar que la molienda SAG hoy en día saca ventajas, como la configuración de molienda más desarrollada y utilizada. En las Figuras 1.39 y 1.40 se muestran las etapas del proceso de molienda del tipo convencional y SAG, respectivamente.

96 Figura 1.39: Etapas del proceso de chancado-molienda convencional

Figura 1.40: Etapas del proceso chancado-molienda SAG

Como se puede apreciar en la figura 1.39 en la molienda convencional, el producto obtenido en la etapa terciaria de chancado ingresa a la molienda de barras. La descarga de esta primera etapa de molienda, es dirigida hacia cajones de descarga desde donde es bombeada hacia la etapa de clasificación. La clasificación es realizada en hidrociclones en donde el overflow o el flujo de rebose avanza en la línea de beneficio representando la alimentación al proceso de flotación, y el underflow o flujo de descarga se dirige hacia la segunda etapa de molienda consistente en la molienda de bolas. La descarga de esta molienda, también llamada “molienda fina”, es enviada a cajones de descarga uniéndose a la descarga de la molienda de barras, siendo bombeadas nuevamente hacia los hidrociclones. La figura 1.40 muestra claramente la función que cumple la molienda SAG, en el proceso de conminución global. En este tipo de molienda, el molino SAG reemplaza a la molienda de barras, en el proceso de molienda propiamente tal, pero además, reemplaza a las etapas de chancado secundario y terciario. Al igual que en la molienda convencional la descarga del molino SAG es bombeada hacia la etapa de clasificación, retornando el underflow de los hidrociclones hacia la molienda fina de bolas. Cabe destacar que la operación de los molinos SAG, comúnmente van asociada con un proceso de chancado de pebbles (tamaño característico de partícula que actúa como de dureza mayor al resto).

1.8.1 Fundamentos del proceso Como se ha dicho anteriormente, la liberación de especies minerales, etapa previa a la concentración, es sin lugar a dudas el proceso unitario de mayor relevancia práctica en todo circuito de beneficio, por cuanto demanda la principal Inversión de Capital, incide

97

fuertemente en los costos unitarios y determina en gran medida la rentabilidad de la operación.

1.8.1.1 Tipos de Molienda Pueden en general realizarse en seco o en húmedo.

a) Molienda en Seco:   

Genera más finos Produce un menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda Adecuada cuando no se quiere alterar el mineral (ejemplo: sal)

b) Molienda en Húmedo:

Generalmente se muele en húmedo debido a que:     

Tiene menor consumo de energía por tonelada de mineral tratada Logra una mejor capacidad del equipo Elimina problema del polvo y del ruido Hace posible el uso de ciclones, espirales, harneros para clasificar por tamaño y lograr un adecuado control del proceso Hace posible el uso de técnicas simples de manejo y transporte de la corriente de interés en equipos como bombas, cañerías, canaletas, etc.

La pulpa trabaja en un porcentaje de sólidos entre un 60% - 70% y trabaja a una velocidad entre 80% - 90% de la velocidad crítica. La molienda es un proceso continuo, el material se alimenta a una velocidad controlada desde las tolvas de almacenamiento hacia un extremo del molino y se desborda por el otro después de un tiempo de residencia o permanencia apropiado. El control del tamaño del producto se realiza por el tipo de medio que se usa, velocidad de rotación del molino, naturaleza de la alimentación de la mena y tipo de circuito que se utiliza.

98

1.8.1.2 Molinos La molienda es la última etapa del proceso de conminución, en esta etapa las partículas se reducen de tamaño por una combinación de impacto y abrasión ya sea en seco o como una suspensión en agua (pulpa). La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como “medios de molienda”, los cuales están libres para moverse a medida que el molino gira produciendo la conminución de las partículas de mena. En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son reducidas en tamaño a 10 - 300 micrones, aproximadamente, dependiendo del tipo de operación que se realice. El propósito de la operación de molienda es ejercer un control estrecho en el tamaño del producto y, por esta razón frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de una buena recuperación de la especie útil. Por supuesto, una submolienda de la mena resultará en un producto que es demasiado grueso, con un grado de liberación demasiado bajo para separación económica obteniéndose una recuperación y una razón de enriquecimiento bajo en la etapa de concentración. Sobremolienda innecesaria reduce el tamaño de partícula del constituyente mayoritario (generalmente la ganga) y puede reducir el tamaño de partícula del componente minoritario (generalmente el mineral valioso) bajo el tamaño requerido para la separación más eficiente. Además se pierde mucha energía, que es cara, en el proceso. Es importante destacar que la molienda, es la operación más intensiva en energía del procesamiento del mineral.

1.8.1.2.1 Movimiento de la carga en molinos Una característica distintiva de los molinos rotatorios es el uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados con relación a las partículas de mena, pero pequeñas con relación al volumen del molino, y que ocupan menos de la mitad del volumen del mismo. Cuando el molino gira, los medios de molienda son elevados en el lado ascendente del molino hasta que se logra una situación de equilibrio dinámico, donde los cuerpos de molienda caen en cascada y en catarata sobre la superficie libre de los otros cuerpos, alrededor de una zona muerta, donde ocurre poco movimiento hasta el “pie” de la carga del molino, como se ilustra en la figura 1.41. Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio:

99

a) rotación alrededor de su propio eje, b) caída en cascada, donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos y c) caída en catarata que corresponde a la caída libre de los medios de molienda sobre el “pie” de la carga.

Figura 1.41: Movimiento de la carga en un molino con movimiento horizontal

La magnitud del elevamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de rotación del molino y del tipo de revestimiento del molino. A velocidades relativamente bajas o con revestimientos lisos, los medios de molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la conminución que ocurre es principalmente abrasiva. Esta caída en cascada produce molienda más fina, con gran producción de polvo y aumento del desgaste del revestimiento. A velocidades mayores los cuerpos de molienda son proyectados sobre la carga para describir una serie de parábolas antes de aterrizar en el “pie” de la carga. Esta caída en catarata produce conminución por impacto y un producto más grueso con menos desgaste del revestimiento. Ver figura 1.42.

100

Figura 1.42: Diferentes diseños de revestimientos para molinos

La velocidad de rotación de los molinos de bolas está usualmente entre 4 a 20 rpm, dependiendo del diámetro del molino. A mayor diámetro del molino, menor velocidad de rotación. A esta velocidad la fuerza centrífuga está balanceada por el peso de los medios de molienda. Normalmente el rango de trabajo es entre 70 a 80% de la “velocidad crítica”. La “velocidad crítica” del molino es la velocidad mínima a la cual la capa exterior de medios de molienda se adhiere a la superficie interior del cilindro debido a la fuerza centrífuga.

101

La “velocidad crítica” (Nc) de un molino de bolas puede calcularse mediante la ecuación siguiente: Dónde: NC = Velocidad Crítica (rpm) D = Diámetro interno del molino (pies) d’ = Diámetro del medio de molienda (pies)

La “velocidad crítica” se utiliza para determinar la velocidad óptima de funcionamiento del molino. Estructuralmente cada tipo de molino consiste de un casco cilíndrico, con revestimientos renovables y una carga de medios de molienda. El tambor es soportado en muñones huecos fijos a las paredes laterales de modo que puede girar en torno a su eje. El diámetro del molino determina la presión que puede ejercer el medio en las partículas de mena y, en general, mientras mayor es el tamaño de la alimentación mayor necesita ser el diámetro. La longitud del molino, junto con el diámetro, determina el volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

1.8.1.2.2 Nivel de llenado del molino A nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de los medios de molienda y de mineral, está definida por el nivel de llenado (J). Este se va a entender como la fracción de volumen interno útil del molino ocupado por el lecho de bolas y mineral, como podemos apreciar en la figura 1.43.

102

Figura 1.43: Representación del nivel de llenado de un molino horizontal.

El nivel de llenado J se determina a través de la siguiente ecuación:

J = 1,13 – 1,23(H/D)

Dónde,

Figura 1.44: Representación de H y D en un molino horizontal

103

1.8.1.3 Esquema de las partes de un molino

Figura 1.45: Esquema de las partes de un molino de bolas (vista externa e interna)

104

La mena normalmente se alimenta continuamente al molino a través del muñón de un extremo, y el producto molido sale por el otro muñón.

Partes principales de un molino:  El Casco o cuerpo: Es de forma cilíndrica y desempeña su trabajo en forma horizontal, dicha posición permite la carga y descarga en forma continua, en su interior se encuentran las chaquetas o blindajes, que van empernados en el cuerpo o casco del molino, las cuales a su vez dan protección a dicho cuerpo.  Las tapas: El casco tiene en sus extremos dos tapas del mismo material, una a la entrada y otra a la salida, soportan los cascos y están unidos al trunnion.  Los muñones (Trunnion): Del centro de las tapas salen unos tubos (conducto) grandes llamados muñones. Por donde entra la carga se llama muñón de entrada y por donde sale la carga se llama muñón de salida. Estos muñones sirven como puntos de apoyo al molino para girar. Presenta un sello para evitar la salida de la pulpa. A los muñones en inglés se les llama trunnion.  Las chaquetas o forros: El interior del casco y las tapas del molino están protegidos por un revestimiento de planchas con ondulaciones y parrillas, en algunos molinos, de acero duro. Estos le sirven para resguardar al casco de los golpes de los ejes o bolas. Las chaquetas van aseguradas al cuerpo y a las tapas del molino por medio de pernos. Es más económico cambiar los forros que cambiar el casco y las tapas.  Las chumaceras: Se comporta como soporte del molino y a la vez es la base sobre la que gira el molino.  Trommel: Desempeña un trabajo de retención de las bolas especialmente de aquellos que por el trabajo han sufrido un desgaste excesivo, con la finalidad de que no entren a las bombas.  El alimentador: Sirve para dar acceso a la carga o pulpa al molino. Se encuentra en el muñón de entrada y tiene la forma de espiral.  La carga moledora (medios de molienda): Constituyen parte importante en la molienda del mineral. Están formados por las bolas o barras.  El sistema de transmisión: Es el que da movimiento al molino, está formado por las siguientes partes:

105

• • • •

El coupling, une los ejes de transmisión El piñón, está montado sobre un eje y sirve para transmitir el movimiento del motor a la catalina La catalina, es una rueda dentada que rodea la parte exterior del casco El motor eléctrico da la fuerza necesaria para mover el molino, que mediante el contraeje conecta el movimiento al piñón, que a su vez da movimiento a la catalina

1.8.1.4 Factores que afectan la eficiencia de la molienda

Varios factores afectan la eficiencia del molino de bolas. La densidad de la pulpa de alimentación debería ser lo más alta posible, pero garantizado un flujo fácil a través del molino. Es esencial que las bolas estén cubiertas con una capa de MENA para minimizar el contacto metal-metal; una pulpa demasiado diluida aumenta este tipo de contacto, aumentando el consumo de acero y disminuyendo la eficiencia. El rango de operación normal de los molinos de bolas es entre 65 a 80% de sólidos en peso, dependiendo de la mena. La viscosidad de la pulpa aumenta con la fineza de las partículas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina pueden necesitar densidad de pulpa menor. La eficiencia de la molienda depende del área superficial del medio de molienda. Luego las bolas deberían ser lo más pequeñas posible y la carga debería ser distribuida de modo tal que las bolas más grandes sean justo lo suficientemente pesadas para moler la partícula más grande y más dura de la alimentación. Una carga balanceada consistirá de un amplio rango de tamaños de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino generalmente son del tamaño más grande requerido. Las bolas muy pequeñas dejan el molino junto con la mena molida y pueden separarse haciendo pasar la descarga por harneros.

1.8.1.4 Diagrama del proceso de molienda

En la figura 1.46, se muestra a modo de ejemplo, un diagrama de un circuito de molienda SAG en combinación con una molienda fina, consistente de dos molinos de bolas. Además, se aprecia un proceso de chancado de pebbles en circuito cerrado directo con el molino SAG.

106

Figura 1.46: Diagrama del proceso de chancado - molienda SAG – clasificación

1.9 Tipos de Molienda

1.9.1 Molienda convencional

La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas; aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotación. -

Molino de barras (ROD MILL): Este equipo tiene en su interior barras de acero que son los elementos (o medios) de molienda. El molino gira con el material proveniente del chancador terciario, que llega continuamente por una correa transportadora. El material se va moliendo por la acción del movimiento de las barras que se encuentran libres y que caen sobre el mineral. El mineral molido continúa el proceso, pasando en línea al molino de bolas.

107

Figura 1.47: Molino de barras

Figura 1.48: Vista interior de un molino de barras

La cámara cilíndrica gira alrededor de su eje horizontal apoyada en los extremos sobre unos cojinetes cilíndricos que descansan sobre unos soportes.

108

Clasificación en función de la descarga y aplicaciones: La clasificación de los molinos de barras, según el tipo de alimentación y descarga es la siguiente:

1. Molino de descarga por rebose

Figura 1.48: Molino de barras con descarga por rebose

2. Molino de descarga periférica extrema

Figura 1.49: Molino de barras con descarga periférica extrema

109

3. Molino de descarga periférica central

Figura 1.50: Molino de barras con descarga periférica central

Las aplicaciones de los molinos de barras se encuentran principalmente en la molienda de carbón y coque, fabricación de arena artificial para hormigón, molienda de clinker para cemento, sinterización de minerales de hierro, etc.

Figura 1.50: Circuitos típico de molinos de barras

Características de un molino de barras (Resumen): •

La alimentación que procesan es de un 80% -20 [mm] a 80% -4 [mm]

•

El producto que entregan es de un 80% -2 [mm] a 80% -0,5 [mm]

110

-

•

Trabajan generalmente en húmedo con pulpas entre 60% y 80% de sólidos.

•

Largo de las barras es igual a la longitud del molino menos 6" a cada lado.

•

Su razón L/D varía entre 1,4 – 1,6

•

Si L/D es menor a 1,25, entonces aumenta la posibilidad que las barras se enreden.

•

Si L/D es mayor a 1,6, entonces las barras se deforman.

•

Barras mayores a 6" tienden a doblarse.

•

El nivel de llenado (J) es de 35% - 45%

•

Consumo de acero varía de 0,1 - 1[kg/ton] de mineral

•

Diámetros típicos de barras varían de 2,5 - 15[cm]

•

La velocidad de operación varía entre un 70% - 80% de la velocidad crítica.

El Molino de Bolas (BALL MILL): Se utiliza para efectuar la molienda fina; en esta etapa el mineral es reducido de tamaño por la acción de bolas de acero como “medios de molienda”, estas bolas deben ser lo suficientemente grandes para moler a las partículas más grandes y duras de mineral. Los medios de molienda ocupan aproximadamente el 35% de la capacidad del molino. La descarga de este molino se junta con la descarga del molino de barras y constituyen la alimentación de la clasificación por medio de hidrociclones. Análogamente al de Barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico. Los molinos de bolas van a presentar algunas características comunes con los molinos de barras; sin embargo las diferencias serán mayores que las semejanzas. Los molinos de bolas también serán tambores cilíndricos o cilindro-cónicos con paredes interiores revestidas por los blindajes o revestimientos. Los cuerpos

111

moledores serán de forma esférica (bolas) o de formas cilíndricas, cónicas o irregulares.

Figura 1.51: Molino de bolas

Figura 1.52: Vista interior de un molino de bolas

112

Clasificación en función de la descarga y Aplicaciones: La clasificación de los molinos de bolas, según el tipo de descarga es la siguiente:

1. Molino de descarga por rebose

Figura 1.53: Molino de bolas de descarga por rebose

2. Molino de descarga por rejilla

Figura 1.54: Molino de bolas de descarga por rejilla

113

Figura 1.55: Molino de tubos

Figura 1.56: Circuitos típicos para molinos de bolas

Característica de un molino de bolas (Resumen):

114

•

Alimentación que Procesan: 80% -5 [mm] a 80% -2 [mm]

•

Producto Intermedio: varía entre 80% - 0,5 [µm] a 80% -75 [µm]

•

Producto Fino: 80%