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• Romina Murga

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PROCESAMIENTO DE MINERALES (2019-2) Lina Uribe, PhD en Ingeniería Metalúrgica [email protected] Escuela de Ingeniería Civil de Minas Universidad de Talca

CONTENIDO ❑ Introducción ❑ Cálculo de Potencia y capacidad en los diferentes equipos

❑ Interpretación de información para seleccionar un equipo

CHANCADO O TRITURACIÓN

INTRODUCCIÓN Chancado o Trituración El chancado es la primera etapa en el proceso de conminución, se emplea para reducir rocas de tamaño máximo de 1,5 m y obtener tamaños mínimos de 0,5 cm.

▪1era etapa :

se obtienen partículas entre 10 y 20 cm.

▪2da etapa :

se obtienen partículas entre 2 y 0,5 cm.

TIPOS DE TRITURADORAS • De Mandíbulas

• Giratorias

• De Cono

COMPARATIVO DE CAPACIDAD T. DE MANDÍBULAS vs T. GIRATORIAS ▪ Para igual abertura de admisión, la capacidad de la trituradora giratoria es de 3 a 5 veces superior a la de mandíbulas.

TRITURACIÓN TIPOS DE TRITURADORAS Tipos de Trituradoras • De Mandíbulas

• Giratorias • De Cono

Potencia

Razón de reducción

Entre 2 a 225 kW

Entre 4 y 9

Entre 5 y 750 kW

Entre 3 y 10

Entre 2 a 600 kW

Entre 6 y 8 (2ría) Entre 4 y 6 (3ría)

TRITURACIÓN PRIMARIA ▪ La trituración primaria recibe el todo-uno o mineral bruto de la explotación minera y realiza la primera reducción de tamaño. ▪ Los equipos utilizan preferentemente las fuerzas de compresión y las de impacto.

De Mandíbulas

▪ Los equipos se deben caracterizar por la dimensión del tamaño que admiten, por su robustez y por la capacidad para admitir o rechazar elementos o componentes no deseados mediante los sistemas apropiados. Giratorias

TRITURADORA DE MANDÍBULAS

TRITURADORA DE MANDÍBULAS ▪

Mandíbula Móvil (1) y Fija (2). Biela (3) acoplada excéntricamente (3). Placas articuladas (4).

▪

El movimiento de la mandíbula se da por el accionamiento de un motor que trasmite el movimiento a las correas conectadas con el eje mediante un volante (5).

▪

La mandíbula móvil se acerca y aleja pivoteando en un punto superior (7).

▪

Boca de carga (8) y Descarga (9).

▪

Punto de apoyo de las placas articuladas permite regular la abertura de salida de la trituradora (6).

Elementos principales

CLASIFICACIÓN DE TRITURADORAS DE MANDÍBULAS T. DODGE ▪ Uso limitado a laboratorio. ▪ Pivote en la parte inferior, dando un área de admisión de material variable pero un área de descarga fija.

▪ No admite grandes tamaños y se atora con facilidad.

DISEÑO

TRITURADORAS TIPO BLAKE • ARTICULACIÓN SIMPLE

• DOBLE ARTICULACIÓN

▪ Mandíbula móvil suspendida en el eje de la excéntrica lo que permite un diseño compacto y liviano.

▪ El movimiento oscilante de la mandíbula móvil es afectado por el movimiento vertical de la biela.

▪ Mayor capacidad pero con mayor desgaste.

▪ Mayores costos y es usada para materiales duros y abrasivos.

TRITURADORA DE MANDÍBULAS

Características principales ▪

Denominación del equipo: Se denomina por las dimensiones de la boca de carga (Gxb), expresado normalmente en mm, o por la superficie de la boca de descarga (S) para el reglaje elegido (CSS).

▪

Forma de la boca de carga: La boca de la trituradora suele ser cuadrada o rectangular, largo de la boca (b) y el ancho (G).

▪

La salida inferior es en forma de ranura rectangular (S).

▪

Ángulo de las mandíbulas: Normalmente inferior a 26° para evitar dirección contraria a la circulación del material.

TRITURADORA DE MANDÍBULAS

Características principales ▪

Regulación: Variable relacionada con el tamaño y granulometría de los productos. Es la máxima separación de las mandíbulas en su parte inferior, y se mide normalmente en mm. Se representa por “OSS” y define el tamaño máximo que puede salir de la trituradora.

▪

Recorrido: la oscilación de la mandíbula móvil en su parte inferior (trayecto en línea recta) se denomina recorrido y se representa por “d”. La abertura mínima para una regulación dada es CSS (mm) = OSS – d

SELECCIÓN DE LAS TRITURADORAS DE MANDÍBULA ▪ Las trituradoras se seleccionan usualmente de acuerdo a la abertura de la mandíbula y su ancho (Gape x width, Gxb), el rendimiento (Rr) y su potencia (permite conocer consumo energético).

FUNCIONES OPERACIONALES ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Tamaño de alimentación: 0.8 - 0.9 x Gape (G) Razón de reducción, R: 4:1 a 7:1 Abertura mínima: CSS: 10 a 70 mm Velocidad: 100 to 359 rpm Frecuencia del recorrido: 100 - 300 ciclos por minutos.

CAPACIDAD TRITURADORA DE MANDÍBULA La capacidad de las trituradoras de mandíbula es una medida de la masa o el volumen del material triturado por unidad de tiempo de operación por lo que es función principalmente de: 1.

2. 3. 4.

Características del diseño de la trituradora, anchura (G) y largo (b). Abertura inferior máxima (OSS) y mínima (CSS) de la trituradora. Características de mineral. Características de funcionamiento y el método de alimentación.

CAPACIDAD TRITURADORA DE MANDÍBULA Matemáticamente puede ser expresada de forma general por:

K. Saldías 2012 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × 𝑏 × 𝑂𝑆𝑆

𝐹𝑒(𝑡𝑝ℎ) = 𝑓(K, 𝑏, ℎ, ρ, d, N, α)

Donde: K: Ctes relacionadas caract. del equipo G: Ancho de mandíbula [m] b: largo [m] h: Altura [m] 𝜌𝑠 : Densidad del sólido d: recorrido (d=OSS-CSS) N: Frecuencia (rpm= ciclos por unidad de tiempo) α: Ángulo de la trituradora

Donde: 𝐾1 = Constantes a calibrar por de datos de proveedores. 𝑁 = Velocidad, [rpm]. 𝜌ෝ𝑠 = 𝜌𝑠 1 − 𝜀 , Densidad aparente del material [ton/m3], 𝜀 = porosidad del lecho. b: largo de la mandíbula [m]. OSS= Distancia entre mandíbula inferior abierta[m]

POTENCIA EN TRITURADORAS Potencia:

Formula de Bond:

𝑃 𝑘𝑊 = 𝐸

𝑘𝑊ℎ 𝑡 × 𝑓𝑒( ) × 𝐹𝑠 𝑡 ℎ

෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝐵 = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

Coeficiente de seguridad: Fs = 1,0 Potencia base del cálculo (teórica) 2,0 Trituradoras de mandíbulas 1,6 Trituradoras giratorias y de percusión 1,3 Conos trituradores y trituradoras de cilindros 1,3 Molinos de barras y de bolas

10 ) 𝐹80

CAPACIDAD, POTENCIA Y ENERGÍA 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × 𝑏 × 𝑂𝑆𝑆 𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒

෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

Capacidad

Potencia Energía Consumida

𝐹80 = 𝐾2 × 𝐺 𝐾1 y 𝐾2 : Constantes a calibrar por de datos de proveedores 𝑁 = Velocidad, [rpm] 𝜌ෝ𝑠 = 𝜌𝑠 1 − 𝜀 , Densidad aparente del material [ton/m3] 𝜀 = porosidad del lecho 𝑃𝑣 = Potencia de vacío [kW]

G y b: Ancho y largo de mandíbula [m] OSS= Distancia entre mandíbula inferior abierta[m] CSS = Distancia entre mandíbula inferior cerrada [m] Wi = Índice de trabajo, (𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛)

CHANCADORA DE MANDÍBULA Capacidades y Especificaciones Técnicas

CHANCADORA DE MANDÍBULA Graduación de Productos Indicativa

EJEMPLO Se desea diseñar una trituradora de mandíbula para tratar 300 [tph] de un mineral de cobre el cual posee un d80=33,47 [in] y requiere tener una granulometría de 9,06 [in]. Conociendo que el mineral tiene una densidad de 2,67[ton/m3] y un índice de trabajo de 10 [kWh/ton] y el lecho tiene una porosidad del 40%. Determine: • El tamaño de la trituradora y la potencia del motor. • La abertura de descarga cerrada (CSS) sabiendo que se posee una OSS de 200 mm. Suponga que la velocidad es de 200 [rpm], las constantes son K1=7,8[m/h*rpm] y K2=1 y la potencia en vacío es de Pv=80 [kW]. ෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒

𝐹80 = 𝐾2 × 𝐺 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × 𝑏 × 𝑂𝑆𝑆

Capacidades y Especificaciones Técnicas

Graduación de Productos Indicativa

EJERCICIO Calcular la capacidad, energía específica y tamaño del producto de una trituradora de mandíbula de 48x80 [in], abertura de garganta OSS= 8 [in], la cual posee una velocidad de 170 [rpm], una potencia de vacío de 59 [kW] y potencia total de 150 [kw] las constantes del equipo son K1= 4,65 [m/rpm*h] y K2=0.67, para triturar un materia con densidad 2650 [kg/m3] e índice de trabajo es Wi=12 [kWh/ton] y la porosidad de 40%.

𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × 𝑏 × 𝑂𝑆𝑆

𝐹80 = 𝐾2 × 𝐺

෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒

TRITURADORA GIRATORIA

TRITURADORA GIRATORIAS ▪

Bastidor superior (E): Forma el espacio donde se producen los fenómenos de fragmentación. Placas antidesgaste o cóncavos (1) y en la parte superior los brazos (3) divide el flujo del material cuando descarga el camión.

▪

Apoyo fijo pendular (D) soporta el eje principal o mandíbula móvil recibe el nombre de nuez (F), poseen placas antidesgaste (2).

▪

Bastidor inferior (B): Se encuentran los mecanismos de accionamientos. Movimiento giratorio Excéntrica (5).

▪

Regulación: Modificando la altura relativa de cóncavo y nuez (Regulando la tuerca superior o mediante un sistema hidráulico (K)).

Elementos principales

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO •

• •

✓ ✓ ✓ ✓

Tamaño del diámetro de la abertura superior (G, Gape), Diámetro del manto(D), abertura inferior de descarga abierta (OSS) Características del mineral (ρ , Work index)

La relación D y G, Gape: 1,3-1,7 F80= 0,9 x Gape (hasta 2 m de d). Rr: 3 y 10. El ángulo entre los cóncavos y manto 21 a 24°.

FUNCIONES OPERACIONALES El funcionamiento de las trituradoras giratorias está sujeto principalmente: • Tamaño del diámetro de la abertura superior (G, Gape), • Diámetro del manto(D), abertura inferior de descarga abierta (OSS) • Características del mineral (ρ , Work index)

CAPACIDAD Diversas expresiones se han derivado para calcular la capacidad: 𝐹𝑒(𝑡𝑝ℎ) = 𝑓(K, b, 𝐷, ρ, N, α) Donde: K: Ctes relacionadas caract. del equipo. D: Diámetro del manto exterior en zona de descarga. 𝜌𝑠 : Densidad del sólido. N: Frecuencia (rpm= ciclos por unidad de tiempo). α: Ángulo de la trituradora. b: Ancho de mandíbula [mm] b: corona: (𝐷 − OSS)π

K. Saldías 2011

𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × π 𝐷 − 𝑂𝑆𝑆 × 𝑂𝑆𝑆 Donde: 𝐾1 = Constantes de la máquina D = Diámetro del manto exterior en zona de descarga[m] 𝜌ෝ𝑠 = 𝜌𝑠 1 − 𝜀 , Densidad aparente del material [ton/m3] OSS= Distancia entre mandíbula inferior abierta [m] 𝑁 = Velocidad, [rpm] 𝜀 = porosidad del lecho

CAPACIDAD, POTENCIA Y ENERGÍA 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × π 𝐷 − 𝑂𝑆𝑆 × 𝑂𝑆𝑆

𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒 ෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

𝐾1 𝑦 𝐾2 = Constantes de la máquina 𝑁 = Velocidad, [rpm] 𝜌ෝ𝑠 = 𝜌𝑠 1 − 𝜀 , Densidad aparente del material [ton/m3] 𝜀 = porosidad del lecho 𝑃𝑣 = Potencia de vacío [kW]

Capacidad

Potencia

Energía Consumida

D = Diámetro de manto exterior en zona de descarga[m] OSS= Distancia entre mandíbula inferior abierta [m] Wi = Índice de trabajo, (𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛)

CAPACIDADES Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Selección de la curva para el producto (Work index)

Pasante, %

Suave, (Wi=< 10)

90

Media, Wi= 10-15

85

Dura, Wi=>15

75

EJERCICIO Calcular la capacidad, y la potencia de un trituradora primaria giratoria Metso 54x75 [in], una velocidad de 600 [rpm], un OSS 6.3[in], tratando un mineral de densidad 2670[kg/m3], una porosidad de 40% y un índice de trabajo de 10 [kwh/ton]. El tamaño de alimentación es de 16[in] y el producto de 5[in]. K1=4,0 [m/rpm*h], K2= 0.7 y Pv= 100 [Kw]. 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × π 𝐷 − 𝑂𝑆𝑆 × 𝑂𝑆𝑆 ෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒

TRITURADORAS SECUNDARIAS DE CONOS ▪ Para la trituración secundaria, las alimentaciones deben ser mas finas (entre 100 y 10 cm) y los tamaños de salida oscilan entre 40 y 30 mm. ▪ La descarga es prácticamente paralela y la excentricidad es mayor las giratorias (> rpm), logrando que todas las partículas pasen por la parte recta de la trituradora. ▪ La velocidad de rotación está entre 400 y 600 rpm.

Esquema de un cono Symons.

T. DE CONOS : ALGUNAS CARACTERÍSTICAS ▪ El sistema de movimiento de giro (punto de apoyo del eje de giro) es en el centro por lo que la alimentación y la descarga tienen movimiento rotatorio. Los bloques a triturar sufren un empuje entre los conos además de la rotación del sistema. Dependiendo del sistema de regulación y del mecanismo de trituración se dividen en: • Conos Symons: Conos estándar (Rr entre 10 a 12) o Conos cortos Rr (5 a 6). • Hidroconos: Poseen Rr de 6 a 8.

T. DE CONOS : ALGUNAS CARACTERÍSTICAS

▪ Forma. La de cabeza y tazón de la trituradora (a) giratoria y (b) de cono (a)

(b)

▪ Revestimientos de la trituradora de cono estándar y de cabeza corta. normal

cabeza corta

CAPACIDAD, POTENCIA Y ENERGÍA 𝐹𝑒 𝑡𝑝ℎ = 𝐾1 × 𝑁 × 𝜌 ෞ𝑆 × π 𝐷 − 𝐶𝑆𝑆 × 𝐶𝑆𝑆

𝑃 𝑘𝑊 = 𝑃𝑣 + 𝐾2 × 𝐸෠ × 𝐹𝑒

෠ 𝐸(𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛) = 𝑊𝑖 (

10 𝑃80

−

10 ) 𝐹80

𝐾1 𝑦 𝐾2 = Constantes de la máquina 𝑁 = Velocidad, [rpm] 𝜌ෝ𝑠 = 𝜌𝑠 1 − 𝜀 , Densidad aparente del material [ton/m3] 𝜀 = porosidad del lecho 𝑃𝑣 = Potencia de vacío [kW]

Capacidad Potencia Energía Consumida

G y D = Diámetro de boca y manto exterior en zona de descarga[m] CSS= Distancia entre mandíbula inferior cerrada [mm] Wi = Índice de trabajo, (𝑘𝑊ℎ/𝑡𝑜𝑛)

CHANCADORA DE CONO

CHANCADORA DE CONO