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  • 72.02 Industrias I Molienda

    Industrias I - 2015 72.02 92.02

    Molienda

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    3 MOLIENDA .................................................................................................................. 3 3.1 Generalidades ............................................................................................................. 3 3.2 Molinos ....................................................................................................................... 3 3.3 Elementos Importantes en la Molienda ...................................................................... 4

    3.3.1 Velocidad Crtica ................................................................................................ 4 3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables .......................................................... 6 3.3.3 Tamao Mximo de los Elementos Moledores .................................................. 6 3.3.4 Volumen de Carga .............................................................................................. 6 3.3.5 Potencia .............................................................................................................. 7 3.3.6 Tipos de Molienda: Molienda Hmeda y Molienda Seca .................................. 7

    3.4 Molino de Barras (Rod Mill) ...................................................................................... 8 3.5 Molino de Bolas (Ball Mill) ....................................................................................... 9 3.6 Molino de Compartimientos Mltiples .................................................................... 11 3.7 Molino de Martillos .................................................................................................. 11 3.8 Molino de Rodillos ................................................................................................... 12 3.9 Caractersticas Generales de los Molinos ................................................................. 15 3.10 Molino Doppel Rotator o Double Rotator ............................................................. 15

    3.10.1 Descripcin del Funcionamiento ...................................................................... 16 3.11 Circuitos de Molienda ............................................................................................. 18 3.12 Molinos Semiautgenos y Autgenos ..................................................................... 23 3.13 Lineamientos Generales del Costo de Produccin .................................................. 23 3.13 Proyeccin Futura de la Desintegracin de Materiales ........................................... 24 3.14 Bibliografa .............................................................................................................. 26

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    3 MOLIENDA

    3.1 GENERALIDADES

    La molienda es una operacin de reduccin de tamao de rocas y minerales de manera similar a la trituracin. Los productos obtenidos por molienda son ms pequeos y de forma ms regular que los surgidos de trituracin. Generalmente se habla de molienda cuando se tratan partculas de tamaos inferiores a 1" (1" = 2.54 cm) siendo el grado de desintegracin mayor al de trituracin. Se utiliza fundamentalmente en la fabricacin de cemento Portland, en la preparacin de combustibles slidos pulverizados, molienda de escorias, fabricacin de harinas, alimentos balanceados, etc. Adems se utiliza en la concentracin de minerales ferrosos y no ferrosos, donde se muele la mena previamente extrada de canteras y luego se realiza un proceso de flotacin por espumas para hacer flotar los minerales y hundir la ganga y as lograr la separacin. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo, alrededor de 2.000 millones de toneladas por ao.

    3.2 MOLINOS

    Se llaman as a las mquinas en donde se produce la operacin de molienda. Existen diversos tipos segn sus distintas aplicaciones, los ms importantes son:

    de Rulos y Muelas. de Discos. de Barras. de Bolas. de Rodillos.

    Las de Rulos y Muelas consisten en una pista similar a un recipiente de tipo balde, y un par de ruedas (muelas) que ruedan por la pista aplastando al material.

    En la antigedad, para brindar la fuerza necesaria para hacer rodar las muelas por la pista se emple la molienda manual o impulsada por animales. Ms tarde este mtodo fue reemplazado por el molino de viento, donde las aspas del mismo captan y transforman la energa elica en energa mecnica. Por medio de un sistema de engranajes adecuado se genera el movimiento necesario para moler el grano. As es como se obtena en la antigedad la harina a partir de cereales.

    Figura 1 Figura 2

    Figura 1. Molino de muelas impulsado por un animal. Figura 2. Molino de muelas de viento.

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    El molino de Discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que estn enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler cae por gravedad entre ambos. Actualmente no se utiliza.

    Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el molino que hoy conocemos como molino de Rodillos. Los ms utilizados en el mbito industrial son: los de Bolas y Barras, y los de Rodillos. Esquemticamente, los dos primeros mencionados pueden concebirse como un cilindro horizontal que gira alrededor de su eje longitudinal, conteniendo en su interior elementos moledores, los cuales se mueven libremente; el material a moler ingresa por un extremo del cilindro, es molido por friccin y percusin de los elementos moledores y sale por el extremo opuesto con un tamao menor. Los cuerpos de molienda son grandes y pesados con relacin a las partculas de mena.

    .

    3.3 ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA MOLIENDA

    Existe una serie de elementos importantes que influyen en la molienda de los materiales. Estos son:

    3.1 Velocidad Crtica. 3.2 Relaciones entre los elementos variables de los molinos. 3.3 Tamao mximo de los elementos moledores. 3.4 Volumen de carga. 3.5 Potencia. 3.6 Tipos de Molienda: hmeda y seca.

    3.3.1 Velocidad Crtica

    La velocidad crtica para un molino y sus elementos moledores es aquella que hace que la fuerza centrfuga que acta sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante. Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan pegados a las

    Figura 4. Molino de bolas.

    Figura 3. Molino de discos.

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    paredes internas del molino y no ejercen la fuerza de rozamiento necesaria sobre el material para producir la molienda. El molino, entonces, deber trabajar a velocidades inferiores a la crtica.

    A continuacin se expone un ejemplo de clculo de velocidad crtica con elementos esfricos (bolas). Utilizando un sistema de referencia no inercial se tiene:

    2

    . .centrfuga cvF m a mR

    = = ; ca =aceleracin centrfuga

    Planteando ahora el equilibrio de fuerzas antes mencionado y siendo .G sen la componente centrpeta del peso G se llega a:

    2.

    .centrfugam vF G sen

    R= =

    90 1sen , reemplazando: 2

    .

    vG mR

    =

    Si .G m g= y 2. . . . .v r n D npi pi= = , reemplazando: 2 2 2

    . . .

    .

    m D nm g

    Rpi

    =

    2 2 2. .D ngR

    pi=

    2 22. . .g D n pi= 2 22. .g

    nD pi

    =

    29,8 1( ).2.

    nDpi

    = 0,705( )

    ( )n rps

    D m=

    42,3( )

    ( )cn rpm

    D m=

    76,63( )

    ( )cn rpm

    D ft=

    La velocidad crtica es funcin de la inversa de la raz cuadrada del dimetro del molino.

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    3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables

    El dimetro del molino, su velocidad, y el dimetro de los elementos moledores son los elementos variables del proceso. Teniendo en cuenta que en la molienda se emplean elementos moledores de distintos tamaos, las relaciones entre los elementos variables son:

    A mayor dimetro de bolas, mayor es la rotura de partculas grandes (percusin). A menor dimetro de bolas, mayor es la molienda de partculas pequeas por una

    mayor superficie de los elementos moledores (friccin). A mayor dimetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusin). Para igual molienda, a mayor dimetro del molino o mayor velocidad, menor el

    dimetro necesario de bolas.

    3.3.3 Tamao Mximo de los Elementos Moledores

    En los molinos de barras y bolas, como se mencion en el punto 3.3.2, los elementos moledores no tiene todos el mismo tamao, sino que a partir de un dimetro mximo se hace una distribucin de los mismos en tamaos inferiores. Para determinar el dimetro mximo se aplica la siguiente frmula:

    3( ). ( / )(") .. (%) ( )

    i

    s

    F W S ton mMK C D ft

    = ;

    M: dimetro mximo de elementos moledores. F: tamao de alimentacin del 80% de la carga. Wi: Work Index - constante adimensional funcin de la naturaleza del material molido. Se obtiene por tablas. K: constante adimensional que vale: bolas200 , barras300 Cs: porcentaje de la velocidad crtica. S: peso especfico del material a moler. D: dimetro interno del molino.

    Luego, ingresando en tablas con el tamao mximo de los elementos moledores, se obtiene la distribucin porcentual y los respectivos dimetros de los componentes para efectuar la molienda.

    3.3.4 Volumen de Carga

    Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos. El volumen ocupado por los elementos moledores y el material a moler referido al total del cilindro del molino, es lo que se denomina Volumen de Carga:

    V (%) = (V material a moler + V elementos moledores) x 100 V interior del cilindro

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    Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre una 30% a un 40%.

    3.3.5 Potencia

    La potencia mxima se desarrolla cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente, sin embargo, generalmente se trabaja entre un 30% y un 40% ya que como la curva es bastante plana, la potencia entregada es similar a la del 50%.

    N

    30 40 50 V(%)

    3.3.6 Tipos de Molienda: Molienda Hmeda y Molienda Seca

    La molienda se puede hacer a materiales secos o a suspensiones de slidos en lquido (agua), el cual sera el caso de la molienda Hmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricacin del cemento Portland y que sea hmeda en la preparacin de minerales para concentracin. En la molienda hmeda el material a moler es mojado en el lquido elevando su humedad, favorecindose as el manejo y transporte de pulpas, que podr ser llevado a cabo por ejemplo con bombas en caeras. En la molienda hmeda moderna, luego del proceso de desintegracin, la clasificacin de partculas se llevar a cabo en hidrociclones y si se desea concentrar el mineral se podr hacer una flotacin por espumas. El lquido, adems, tiene un efecto refrigerante con los calores generados en el interior.

    Molienda Hmeda Molienda Seca Requiere menos potencia por tonelada

    tratada. Requiere ms potencia por tonelada

    tratada. No requiere equipos adicionales para el

    tratamiento de polvos. Si requiere equipos adicionales para el

    tratamiento de polvos Consume ms revestimiento (por

    corrosin). Consume menos revestimiento.

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    3.4 MOLINO DE BARRAS (ROD MILL)

    El molino de Barras est formado por un cuerpo cilndrico de eje horizontal, que en su interior cuenta con barras cilndricas sueltas dispuestas a lo largo del eje, de longitud aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. ste gira gracias a que posee una corona, la cual est acoplada a un pin que se acciona por un motor generalmente elctrico. Las barras se elevan, rodando por las paredes del cilindro hasta una cierta altura, y luego caen efectuando un movimiento que se denomina de cascada. La rotura del material que se encuentra en el interior del cuerpo del cilindro y en contacto con las barras, se produce por frotamiento (entre barras y superficie del cilindro, o entre barras), y por percusin (consecuencia de la cada de las barras desde cierta altura). El material ingresa por el eje en un extremo del cilindro, y sale por el otro extremo o por el medio del cilindro, segn las distintas formas de descarga: por rebalse (se emplea en molienda hmeda), perifrica central, y perifrica final (ambas se emplean tanto en molienda hmeda como en seca).

    Tipos de Descarga

    Rebalse Perifrica Final Perifrica Central Tipos de Molienda

    Hmeda Seca o Hmeda Seca o Hmeda

    Tipos de Circuitos

    Abierto Abierto Abierto

    Tasa Mxima de Reduccin

    15-20:1 12-15:1 4-8:1

    Tamao de Molienda

    Malla 10-35 Malla 4-12 Malla 3-6

    Tamao Mximo de

    Alimentacin < < <

    Relacin L/D 1,25:1 1,25:1 1,25:1 % Tpico de Vel. Crtica

    60-65 % 65-70 % 65-70 %

    % de Carga 40-45 % 35-50 % 30-50 % Capacidad Normal Normal Doble

    Tamao de molienda de X mallas significa que si un tamiz tiene X agujeros por pulgada lineal, la partcula lograr pasar por uno de ellos teniendo entonces un tamao de X mallas.

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    El cuerpo cilndrico se construye con chapas de acero curvadas y unidas entre s por soldadura elctrica. La cabeza o fondo del cilindro se construye en acero moldeado o fundicin, y es de forma ligeramente abombada o cnica. Habitualmente los ejes o muones estn fundidos con la cabeza pero tambin pueden estar ensamblados con bridas atornilladas. Los muones apoyan sobre cojinetes, uno en cada extremo. La parte cilndrica, los fondos y la cmara de molienda, estn revestidos interiormente por placas atornilladas de acero al manganeso o al cromo-molibdeno. Las caras internas del molino consisten de revestimientos renovables que deben soportar impacto, ser resistentes a la abrasin y promover el movimiento ms favorable de la carga. Las barras generalmente, son de acero al carbono y su desgaste es alrededor de cinco veces mayor al de los revestimientos, en las mismas condiciones de trabajo.

    3.5 MOLINO DE BOLAS (BALL MILL)

    El molino de Bolas, anlogamente al de Barras, est formado por un cuerpo cilndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un pin que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilndrico. Las bolas se mueven haciendo el efecto de cascada, rompiendo el material que se encuentra en la cmara de molienda mediante friccin y percusin. El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen tres formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda hmeda), por diafragma, y por compartimentado (ambas se utilizan para molienda hmeda y seca).

    Alimentacin del material Revestimiento Mun y cabezal

    Rueda Dentada

    Barras

    Figura 5. Molino de barras con descarga por rebalse.

    Salida del material

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    Tipos de Descarga

    Rebalse Diafragma Compartimentado Tipos de Molienda

    Hmeda Seca o Hmeda Seca o Hmeda

    Tipos de Circuitos

    Cerrado Cerrado Cerrado o Abierto

    Tamao de Molienda

    Fino Malla 200 Intermedio (Va Hmeda) Malla 65-100; Fino (Va

    Seca) Malla 325 Fino Malla 150-325

    Tamao Mximo de

    Alimentacin Malla 10-14 < <

    Relacin L/D 1-1,5:1 1-1,5:1 C. Abierto: 3,5-5:1

    C. Cerrado: 2,5-3,5:1 % Tpico de Vel. Crtica

    65-70 % 68-78% C. Abierto: 65-75 % C. Cerrado: 70-78 %

    % de Carga 40-45 % 35-50 % 30-50 %

    En lo que hace a los materiales de recubrimiento interior de la cmara de molienda, y de las bolas, corresponden anlogas consideraciones a las de los molinos de Barras.

    Figura 7. Seccin transversal de un Molino de bolas.

    Figura 6. Molino de bolas.

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    3.6 MOLINO DE COMPARTIMIENTOS MLTIPLES

    Existen molinos de dos compartimentos que tienen caractersticas equivalentes a los descriptos en los puntos 3.4 y 3.5. Constan de dos compartimentos separados en el interior cilindro del molino. stos pueden contener barras y bolas, o bolas grandes y pequeas. Estos tipos de molinos se utilizan para hacer en un mismo aparato la molienda gruesa y la fina. La relacin longitud/dimetro se encuentra acotada entre 3/1 y 5/1, los dimetros mayores oscilan entre 1,2 y 4,5 metros y las longitudes entre 6 y 14 metros. Se han utilizado en la industria del cemento y resultan tambin adecuados para tratar grandes volmenes de materiales duros y abrasivos.

    3.7 MOLINO DE MARTILLOS

    El molino de martillos acta por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. En la Figura 9 puede verse un esquema del molino, el cual cuenta con una cmara de desintegracin (3), con una boca de entrada del material en la parte superior (5) y una boca de descarga cerrada por una rejilla (4). En el interior de la cmara hay un eje (1), que gira a gran velocidad y perpendicularmente a l van montados articuladamente los elementos de percusin (martillos) (2) los cuales por la fuerza centrifuga que se genera al girar el eje, se posicionan perpendicularmente en posicin de trabajo. El material a moler ingresa por la boca de entrada (5) y por gravedad cae al interior de la cmara de desintegracin, donde es golpeado por los martillos. Seguidamente choca contra la cmara de desintegracin y nuevamente es golpeado por los martillos. Esto ocurre sucesivamente hasta que alcanza un tamao tal que puede pasar por la rejilla de la descarga (4). El tamao de salida de los materiales triturados puede variarse cambiando la rejilla de salida. Los molinos de martillos se usan para triturar y pulverizar materiales que no sean demasiado duros o abrasivos.

    Bolas - Compartimiento 1

    Alimentacin del Material

    Bolas - Compartimiento 2

    Salida del material

    Revestimiento

    Figura 8. Molino de compartimientos mltiples.

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    Figura 11. Molino de Martillos

    Figura 9. Esquema de molino de martillos. Figura 10. Corte de Molino de martillos.

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    3.8 MOLINO DE RODILLOS

    Es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (va seca). El molino consta de tres rodillos moledores grandes, los cuales son mantenidos a presin por medio de cilindros hidrulicos, sobre un mecanismo giratorio con forma de disco sobre el que existe una huella. El material a moler se introduce a travs de una boca de alimentacin ubicada al costado de la estructura principal, y cae directamente en las huellas de molido (pistas). A medida que el material es molido por los rodillos, se va desplazando por fuerza centrfuga, hacia los bordes del sistema giratorio, ubicndose en el permetro. Simultneamente, una corriente lateral de gas caliente entra fuertemente a la zona de molido a travs de un anillo que la rodea; por su accin, el material molido es levantado hacia la zona superior de la caja y el producto de medida aceptable pasa a travs de un clasificador hacia una puerta de descarga. El material con medida superior, cae nuevamente a la zona de molido para un molido adicional y as lograr la reduccin requerida. Este molino admite materiales de alimentacin de hasta 50 mm (2) y tiene una capacidad de molienda entre 50 y 100 tn/hora; hay unidades que admiten tamaos de alimentacin mayores y por ende tienen mayores capacidades de produccin. El consumo de energa es de alrededor del 50% de la energa consumida por un molino de Bolas que realice un trabajo equivalente.

    Clasificador

    Figura 12. Esquema de molino de rodillos.

    Sistema giratorio huella

    Entrada del material

    Entrada de gases

    Rodillo

    Figura 13. Sistema giratorio huella y rodillos.

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    Producto acabado

    Material a tratar

    Clasificador por tamaos

    Rodillos Moledores

    Gas Caliente

    Sistema giratorio huella

    Figura 14. Molino de rodillos.

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    3.9 CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS MOLINOS

    A ttulo ilustrativo, en el siguiente cuadro, se dan las caractersticas de los molinos de Barras, Bolas y Rodillos de tamaos grandes.

    Tipo de Molino De Barras De Bolas De Rodillos

    Tamao en pies (metros) D: 10 (3,05) L: 14 (4,3)

    D: 10 (3,05) L: 16 (4,9)

    D: 30 (9,15) Alto: 70 (21,3)

    Potencia mx. en HP 800 1000 2000

    Capacidad de produccin en tn/24 hs. 2700 3000 5000

    Descarga Rebalse Perifricas

    Rebalse Diafragma Compartimentado

    Neumtica

    Molienda Hmeda Hmeda y seca

    Hmeda Hmeda y seca

    Humedad < 20%

    Una diferencia a tener en cuenta entre los molinos de Bolas y los de Barras (dado que sus tamaos son similares, as como sus potencias y capacidades) es la mxima velocidad que pueden alcanzar; en el primero la mxima posible puede llegar a alcanzar hasta un 90% de la velocidad crtica mientras que en el segundo puede alcanzar hasta un 70% de la velocidad crtica. Otra diferencia, que se explica ms adelante, es el desgaste de los elementos moledores por tonelada tratada.

    3.10 MOLINO DOPPEL ROTATOR O DOUBLE ROTATOR

    El molino Doppel-rotator es una instalacin conformada principalmente por un molino de doble cmara con descarga perifrica central, que en los ltimos aos est tomando un gran impulso, debido a su uso en la Industria del Cemento para la molienda del crudo, adems de su uso muy difundido en la industria del oro, cuyo proceso de molienda en seco se llama asado. Sus principales ventajas son su extraordinario bajo consumo especfico de energa respecto a otros molinos y la posibilidad del uso de gas caliente de recirculacin para el secado del material. Cabe recordar que el crudo en la industria del cemento est conformado en su mayor parte por piedras de caliza y arcilla que fueron extradas de las canteras y luego trituradas.

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    3.10.1 Descripcin del Funcionamiento

    El Doppel-Rotator es principalmente una combinacin del molino de barrido por aire y del molino de dos compartimentos. Posee un compartimiento de secado delante del compartimento de molido para ayudar a reducir el contenido de agua en el mineral.

    a) Alimentacin y secado del material

    El crudo es alimentado al recinto del secado del molino mediante equipos dosificadores, a travs del mun del cojinete collar, donde unas chapas dispersoras lanzan el material hacia la corriente de gas. Al atravesar la cmara de secado pueden eliminarse del material humedades de hasta un 7% utilizndose gases de escape con temperaturas de 320 C, y humedades de hasta un 14% cuando se utilizan gases calientes de hasta 800C. En el caso de que el tamao de grano sea grande, de modo que dificulte el secado o que los granos tengan elevada humedad, puede conectarse delante del molino un secador vertical (o de tambor) o una trituradora calentada.

    b) Molienda, separacin de gruesos y finos, y recirculacin de gruesos

    Despus de su secado, el material es llevado por medio del tabique elevador a la parte de molienda gruesa del molino. La molienda gruesa se efecta en la cmara correspondiente, y luego el material abandona el molino por el dispositivo de salida central y pasa a travs de aerodeslizadores y de un elevador de cangilones al separador, donde es clasificado en gruesos y finos. Los finos salen directamente despus de la separacin, al proceso que sigue en la Planta. Los gruesos vuelven a clasificarse en dos tamaos. Los de tamao inferior pasan a la cmara refino del molino y solo una pequea parte (tamao superior) vuelve a la cmara de molienda gruesa. El material que se muele en la cmara de refino sale nuevamente por el dispositivo central y pasa nuevamente a travs de aerodeslizadores y del elevador de cangilones y llega al separador. El ciclo de molienda y reflujo de los granos gruesos contina hasta que los mismos alcanzan la granulometra adecuada.

    c) Salida de gases y separacin de polvos

    Los gases calientes, as como el aire necesario para la ventilacin de la cmara de molienda, son extrados del molino a travs del dispositivo de salida central. Pasan a travs de un separador de cono donde se separan los gruesos, que vuelven al molino y los finos que son arrastrados por la corriente de gas hacia el filtro colector. El desempolvado de los gases se realiza en la instalacin de filtros. En algunas plantas, se complementa el sistema de desempolvado de gases con la adicin de una cantidad de ciclones en serie previo al pasaje por el filtro colector.

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    3.10.2 Circuito detallado molino Doppel-Rotator

    El material ingresa desde la tolva (1) a la cmara de secado (2). Luego el material es arrastrado por la corriente de gases entrante (3) al compartimento de molienda gruesa (4). Luego de la molienda primaria el material es descargado neumtica y mecnicamente a travs del dispositivo central (5) y pasa al separador intermedio (6), que remueve el material fino (7). El material grueso vuelve a pasar por un clasificador (8), donde la mayor proporcin y de menor tamao (9) alimenta el compartimento de molienda fina (10) para proseguir con la molienda. El resto del material (y de mayor tamao) regresa al compartimento de molienda gruesa para mejorar las propiedades del material que se est moliendo. El material molido en el compartimento de finos tambin se descarga por el dispositivo central y se separa repitindose el circuito. El gas caliente requerido para el secado del material y transporte hacia el exterior del molino es principalmente succionado a travs de la cmara de pre secado al compartimento de molienda gruesa y extrado por la descarga central. Luego de separar el polvo (11) que se devuelve al molino, el gas es purificado y enfriado (12) para volver a la atmsfera (13). En contraste con un molino de dos compartimentos, el compartimento de molienda fina del Double Rotator tiene una menor corriente de gas y por lo tanto ofrece ptimas condiciones para el proceso de molienda. Adems, su cada de presin es menor.

    Dispositivo central

    Entrada de gruesos

    Entrada de finos

    Molienda gruesa

    Molienda fina

    Cmara de secado

    Figura 15. Molino Doppel-Rotator.

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    3.11 CIRCUITOS DE MOLIENDA

    Histricamente, los procesos de concentracin utilizados requeran menores necesidades de molienda en cuanto al grado de finura. Adems los minerales tratados eran mucho ms ricos que los actuales, por lo que los tamaos de liberacin eran superiores. Al escasear los minerales ricos fue necesario reducir el tamao de las partculas obtenidas en la molienda, para luego realizar una concentracin ms significativa. De aqu surge la necesidad de realizar una molienda ms fina, combinando la molienda con bolas con la de barras (circuito abierto). Ms adelante, debido a los cambios desarrollados en los procesos de flotacin, se hizo imprescindible controlar el tamao de molienda. As es como se incluye en el circuito anterior un clasificador que fiscalizaba el tamao de partculas que se deba enviar finalmente a la etapa de concentracin (circuito cerrado).

    Figura 16. Circuito del molino Doppel-Rotator.

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    3.11.1 Circuitos abiertos

    Una maquina molino puede trabajar en circuito abierto con un clasificador cuando el rechazo de la criba (tamaos gruesos y no admisibles para la posterior concentracin) no vuelve al molino. Generalmente los circuitos abiertos funcionan de la siguiente manera: las partculas entregadas por un molino de barras ingresan directamente como alimentacin a un molino de bolas, y la descarga de este ltimo se enva a una etapa de concentracin. El proceso se ilustra en la figura 17.

    3.11.2 Circuitos cerrados

    En los circuitos cerrados, luego de la etapa de molienda se incluye un clasificador que rechaza tamaos gruesos y los hace retornar al molino. As todo el producto final tendr un tamao igual o menor a un tamao mximo requerido para la siguiente etapa. Se garantiza entonces una dimensin mxima del producto, aumentando la produccin. Como desventaja, para el circuito cerrado se supone una mayor inversin y costo de operacin ya que se necesitan transportadores de cinta adicionales.

    Alimentacin Producto final

    Figura 17. Circuito abierto de molienda barras-bolas.

    Alimentacin

    Producto final

    Figura 18. Circuito cerrado de molienda barras-bolas.

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    Los circuitos cerrados a su vez se pueden clasificar segn la ubicacin de la criba en el mismo. En un circuito cerrado en pos cribado la criba se ubica despus de la mquina de conminucin, mientras que en un circuito en pre cribado, el clasificador se sita antes de la mquina eliminado los finos antes de la reduccin de tamao.

    3.12 MOLINOS SEMIAUTGENOS Y AUTGENOS

    A principios de los aos 80 se desarrolla la molienda semiautgena (SAG) y la autgena (AG), buscando principalmente reducir los costos operativos al reducirse o eliminarse el consumo de los elementos de molienda, e igualmente la potencia absorbida por los molinos. La trituracin queda reducida a una sola etapa, en general con un triturador primario de cono con admisin de hasta 1500 milmetros, entregando un material menor a los 200 milmetros. La molienda AG utiliza como medio de molienda los gruesos de la misma mena del material. El proceso se esquematiza en la figura 19. Cuando se agrega una cierta cantidad de bolas como elementos moledores adicionales, el proceso se conoce como molienda SAG (figura 20). La molienda AG opera con dos molinos autgenos en circuito, uno primario de terrones (Grandes trozos digregables e irregulares del mineral a moler) y uno secundario de guijarros (Pequeos trozos compactos y regulares del mineral a moler), condicionado por la molturabilidad del mineral. La molienda SAG trabaja tambin con dos molinos, pero a diferencia de la molienda AG, el primario presenta cierta carga de bolas y el secundario es totalmente de bolas (puede tratarse cualquier mineral.). Inicialmente, la molienda SAG present problemas mecnicos y operativos (principalmente la estabilidad de operacin y la rotura de blindajes). La solucin de estos problemas permiti el aumento del tamao de los equipos, llegndose actualmente a los 12 metros de dimetro. El desarrollo de la molienda AG no ha sido tan impetuoso, debido a que los molinos requieren caractersticas especiales de los minerales a moler. Los molinos pueden lograr reducciones de tamao de los 25 centmetros a los 75 micrones en una etapa, siendo el costo de capital menor al de los otros tipos de molinos. Los mismos manejan con gran facilidad materiales hmedos y pegajosos. Los molinos SAG utilizan una combinacin de mineral y una pequea cantidad de bolas de acero (entre el 4 y el 15 % del volumen del molino). Los mejores rendimientos se encuentran cuando el porcentaje vara entre el 6 y el 10 %. La relacin dimetro/longitud varia de 1 a 3 hasta 3 a 1. El mecanismo de reduccin de tamao es principalmente por abrasin e impacto, ocurriendo principalmente alrededor de los lmites del grano/cristal. Los molinos AG producen partculas de mayor calidad, dado que no estn contaminadas con el acero de las bolas. Estas flotan mejor (ms rpido y de mejor seleccin). Estos molinos son ms sensitivos a la dureza y tamao que los otros molinos, siendo por esto el consumo de energa ms variable. Los molinos AG trabajan mejor con materiales gruesos, que favorecen la rotura del material. En cambio, los molinos SAG trabajan mejor con materiales finos, dado que la rotura la producen principalmente las bolas.

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    Los molinos SAG y AG no son buenos para la reduccin a tamaos finos y ultrafinos. Ambos tipos de molienda producen una fraccin critica, que debe ser triturada en un molino de cono para evitar la sobrecarga del molino primario que de otro modo provocara la recirculacin de este tamao critico. Este tamao crtico es mucho mas critico en la molienda AG por lo que la etapa de trituracin es prcticamente imprescindible. En la molienda SAG, a menudo estos tamaos crticos pueden ser tolerados por el molino secundario. En cualquier caso la descarga de los molinos debe ser clasificada en dos o tres fracciones, mediante cribas vibrantes. La seleccin de la criba no es sencilla debido a la combinacin de tamao relativamente fino que deben separar (entre 3 y 12 milmetros) y los tonelajes importantes que manejan. Adems, la superficie de cribado debe ser lo mas resistente posible a la abrasin (usualmente se utilizan elastmeros). La fraccin fina obtenida de la criba, junto con la descarga del molino de bolas secundario en el caso de una molienda SAG o del molino de guijarros en el caso de la molienda AG debe ser clasificada para cerrar el circuito. La misma se realiza con hidrociclones de gran dimetro (entre 500 y 625 milmetros), generalmente en bateras. Los materiales a emplear en la construccin deben soportar la abrasin, cortes e impactos de las partculas. La tendencia es aumentar el dimetro de los hidrociclones a fin de reducir el nmero de unidades en operacin.

    Figura 19. Circuito de molienda AG. En rojo: Molino de terrones. En verde: Molino de guijarros.

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    Figuras 21-22. Fotografas Molinos AG

    3.12.1 Momento Actual de la Molienda Semiautgena y Autgena

    Los proyectos mineros realizados en la ltima dcada, estn en su mayora basados en molienda autgena o semiautgena, siendo esta ltima la que mayores capacidades unitarias de tratamiento ha alcanzado. Los molinos SAG de 12 metros de dimetro y ms de 20 MW de potencia, permiten alcanzar capacidades del orden de las 2000 toneladas/hora. Estos molinos gigantes presentan grandes problemas de diseo, tanto en lo que respecta a su estructura mecnica como en el modo de aplicar la potencia requerida para su accionamiento.

    Figura 20. Circuito de molienda SAG.

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    Actualmente, el motor elctrico esta construido sobre la propia virola del molino, actuando este como rotor, eliminando de este modo los costosos y complicados sistemas de accionamiento tradicional (reductor, embrague y pin-corona). Una ltima tendencia es reemplazar los cojinetes tradicionales en los cuellos de entrada y salida del molino por apoyos directos flotantes sobre la virola de modo similar de modo similar a la solucin adoptada para el motor elctrico.

    Figura 20. Molino SAG sin mecanismos de accionamiento.

    3.12.2 El Futuro

    El aumento de capacidad en las plantas de tratamiento va en la direccin de reducir los costos operativos, como nica alternativa de supervivencia frente a los cada vez ms bajos precios de los metales bsicos. Actualmente, los costos promedios de los mayores productores mundiales con procesos convencionales de molienda-flotacin tienen costos de produccin del orden de 0,55/0,70 USD por libra producida. Los productores de cobre va hidrometalrgica presentan en cambio costos de produccin de 0,30/0,50 USD por libra, siendo esta produccin inferior a la cuarta parte de la produccin en plantas convencionales. Este proceso, junto a la biometalurgia, est en etapa de desarrollo.

    3.13 LINEAMIENTOS GENERALES DEL COSTO DE PRODUCCIN

    En el caso de los molinos de Barras y Bolas, por ser mquinas sencillas y de gran duracin, pesa ms el consumo de energa, el de revestimientos y elementos moledores, que la amortizacin de la mquina. Hay frmulas empricas para determinar el consumo de

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    energa que, en el caso del molino de Bolas, tienen en cuenta el tonelaje de la carga del molino (bolas + material a moler) y el dimetro del mismo. Por otra parte, numerosos estudios sobre el comportamiento de los molinos en trabajos de minera y la industria del cemento, han permitido determinar los desgastes de los revestimientos y los elementos moledores. As, para el molino de Barras, los desgastes de revestimientos oscilan entre 20 y 200 gr./tn tratada y para los de Bolas, entre 100 y 1000 gr./tn tratada. En lo que hace a la diferencia entre el uso para minera y para cemento, para el molino de Bolas:

    Minera: 100gr./tn tratada Desgaste de revestimientos

    Cemento: 30 gr./tn tratada

    Minera: 300 a 500 gr./tn tratada Desgaste de bolas

    Cemento: 170 a 350 gr./tn tratada

    En el caso de los molinos de Rodillos, ser necesario considerar convenientemente la amortizacin de la mquina, por tratarse de un equipo ms complejo que los anteriores. Esto hace que slo se apliquen para grandes producciones y utilizacin a pleno.

    3.14 PROYECCIN FUTURA DE LA DESINTEGRACIN DE MATERIALES

    Las mquinas que hemos visto en los captulos 2 y 3, trabajan todas por fragmentacin mecnica. Al respecto y basndose en la experiencia de ms de un siglo de desarrollo y utilizacin de estos equipos, se puede inferir hacia dnde se mejorarn los mismos. A continuacin se citarn los aspectos considerados importantes en la futura tendencia:

    1) Se construirn mquinas de tamao y capacidad cada vez mayores, ya que actualmente el tamao medio presenta una tendencia creciente.

    2) Se mejorar el mantenimiento de las mquinas; se utilizarn con mayor frecuencia dispositivos auxiliares elctricos, hidrulicos o neumticos para permitir desmontajes ms fciles. En el futuro se intentar utilizar piezas de desgaste continuo.

    3) Las mquinas se adaptarn a aparatos de telemedicin y telemando. 4) Se esperan mejoras sobre la calidad de los materiales constructivos y de las piezas a

    emplear, con el objeto de dar mayor confiabilidad y continuidad en el trabajo a las mquinas.

    5) Debe esperarse un mayor uso del caucho y de plsticos resistentes en reemplazo de elementos metlicos e inclusive de revestimientos.

    6) No debe esperarse mejoras en cuento a la cinemtica de las mquinas, ya que se ha experimentado mucho y siempre se ha vuelto a los lineamientos clsicos.

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    7) Se encuentran en experimentacin procesos de fragmentacin NO mecnica, los cuales an no se utilizan industrialmente. Estos son: Procesos Electrotrmicos: fragmentacin trmica como resultado de corrientes

    inducidas en las rocas a desintegrar. Corriente de alta frecuencia (1 a 10 megaciclos seguida de corriente normal):

    efecto trmico sobre las rocas que causa su desintegracin. Procesos Electrohidrulicos. Accin bacteriana: produce la pulverizacin espontnea de la capa de base. En

    este caso, de poder llevarse un proceso de este tipo a la prctica industrial se estara reemplazando a la tecnologa por la biologa.

    8) Uso de procesos semiautgenos y autgenos, donde se reduce a un mnimo o se elimina el uso de elementos moledores con lo que la molienda es producida por la roca de mayor tamao.

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    3.15 BIBLIOGRAFA

    Tecnologa de los Aparatos de Fragmentacin y de Clasificacin Dimensional E. C. Blanc. Coleccin Rocas y Minerales, Madrid.

    Trituracin, Molienda y Separacin de Minerales Wanganoff. Ed: Alsina. Manual de preparacin de Minerales Taggart. Manual de Trituracin Fao