Ayudantía n 5

8/17/2019 Ayudantía n 5

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AYUDANTÍA N°5DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS DE CLASIFICACIÓN

HARNEROS E HIDROCICLONES

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

DEPARTAMENTO DE INGENIRÍA EN MINAS

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS ING. CIVIL EN MINAS

EVALUACIÓN DE PROCESOS MINERALÚRGICOS

Ayudante: Felipe Quezada Castañeda

Profesor: Hernán Vives Navarro


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ANTECDENTES GENERALESClasificación de Tamaños

La clasificación de tamaños en un circuito de conminución tiene objetivo el discriminar que rango de tamaños de producto de ucierta etapa, ya sea chancado o molienda, puede continuar haciaproceso posterior.

Los equipos utilizados para la clasificación son los harneros y hidrociclones. Ambos cumplen la misma función, pero con cierdistinciones. Los harneros trabajan en seco (ocasionalmente húmedo) como clasificadores de material más grueso en etapaschancado y molienda SAG, mientras que los hidrociclones trabaen húmedo, clasificando tamaños más finos en etapas de moliend


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ANTECDENTES GENERALESClasificación de Tamaños

¿Realmente es tan necesario?

La conminución generaproductos con unadistribución de tamañosheterogénea. Luego,clasificarlos es prioritario.

Muchas veces laspartículas muy finas nointeractúan con losequipos, dejando holgurassignificativas en suscapacidades.

La clasificación asegura los equipos se utilicen apleno rendimiento,minimizando los costos yreduciendo los tiempos dresidencia.

La clasificación es esencial para aprovechar al máximo los equipos disponibles


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Dimensionamiento deHarneros


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CONCEPTOS PRELIMINARES¿Cómo trabaja un harnero?

Los harneros son los equipos que se usan comúnmente en las etade chancado y molienda SAG para control de tamaños por mediola separación del mineral de alimentación en dos o más productcada uno de tamaños similares entre sí. Esta operación puerealizarse tanto en seco como en húmedo.

Naturalmente, el propósito principal del harneado es desviarfracción más gruesa del producto de una etapa (por ejemplo,chancado) de vuelta hacia el equipo de reducción de tamañpermitiendo que la fracción más fina continúe hacia un procposterior.


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CONCEPTOS PRELIMINARESTipos de Harneros

HARNEROS

Estacionarios

Parrilla oGrizzly

Curvilíneos oCóncavos

Móviles

Trommels Vibratorios

ParrillasVibratorias

Deck oBandeja

Doble

Existe una alta variedad de equipos de harneado,dependiendo del propósito o material que se desee

clasificar.


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CONCEPTOS PRELIMINARESHarneros Estacionarios

PARRILLA O GRIZZLY

El grizzly es un harnero de barrasestacionario que permite la clasificaciónde material de alimentación muy grueso.Consta de una serie de barras paralelascon una abertura de ancho constante,inclinadas entre los 35° y 45°. Permite,sobretodo, pre-clasificar el material ROMcuyo destino es el chancado primario.


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CONCEPTOS PRELIMINARESHarneros Estacionarios

HARNEROS CURVOS

También conocido como harnero SieveBends, corresponde a un clasificador defino en húmedo de gran capacidad graciasa su superficie cóncava. Consta de unaserie de barras cóncavas paralelas deabertura de ancho uniforme (entre 100 y12.000 µm. Naturalmente, se utilizan encircuitos de molienda.


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CONCEPTOS PRELIMINARESHarneros Móviles

TROMMEL

El trommel corresponde a uno de los dispositivos declasificación más antiguos en la industria metalúrgica.Tienen forma cilíndrica, y rotan alrededor de un ejeaxial a un 40% de su velocidad crítica. Dicho eje axialse encuentra levemente inclinado, a unos 18°, conrespecto a la horizontal.

Los trommels pueden separar materiales en seco o enhúmedo. Poseen aberturas que permiten trabajar congranulometrías que van desde los 6 mm hasta los 55mm. Se utilizan para el tratamiento de gravas oproductos de canteras, y también para productos deyacimientos aluviales de estaño y oro.


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CONCEPTOS PRELIMINARESHarneros Vibratorios

PARRILLAS VIBRATORIAS

Corresponden a dispositivos similares a losgrizzlies, con la gran diferencia que éstospueden oscilar en su totalidad a una

frecuencia significativa, permitiendo unamejor separación. Trabajan a una menorinclinación (0° a 35°), y constan de una omás parrillas o decks que reciben elmaterial a clasificar y lo separan medianteel paso por sus aberturas gracias a lasoscilaciones del harnero.


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METODOLOGÍA DE DIMENSIONAMIENTOGeneralidades

La metodología de dimensionamiento de harneros se basa en la determinaciónárea necesaria de cribado para que el material de alimentación se clasifisegún los criterios y parámetros deseados. Esta metodología es válida sólo pharneros vibratorios.

Parámetros de entrada:

a) Características del material y su flujo de alimentación.

b) Rango de separación del producto.

c) Tipo de lavado.

d) Restricciones de espacio y peso.

e) Grado de conocimiento del material y producto deseado.


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METODOLOGÍA DE DIMENSIONAMIENTOModelo de Metso

Determinación del área de cribado (según manual Metso):

= ×

Donde:

- es el flujo másico (en tph) de partículas subdimensionadas ealimentación.

- es un factor que determina el grado de confianza de los datos preval dimensionamiento ( = 1 para datos conocidos y fiables y = 4 pdatos no conocidos.

- es la capacidad específica del harnero.


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El parámetro depende de una serie de factores de correcciy se define, de lo anterior, como:

= × × × × × × × × × × ×

Los factores de corrección de definen a continuación.


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FACTOR “A”:Corresponde a lavelocidad de cribado

del harnero adimensionar, en[tph/m2].


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FACTOR “A”:Corresponde a lavelocidad de cribado

del harnero adimensionar, en[tph/m2].


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FACTOR “B”:Corresponde unamedición de la

cantidad de materialretenido osobretamaño


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FACTOR “C”:Corresponde alporcentaje pasante

referido a la mitad dela abertura delharnero


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Los factores restantes son determinados a partir de la tabulación de datos están referidos al conocimiento de las características del material harneado.

FACTOR “D”: Posición del piso

Posición del piso 1 2 3 4

Factor D 1 0.9 0.8 0.7

FACTOR “E”: Cribado en húmedo (si es en seco, el valor de E es 1).

Separación (mm) 1 - 6 6 - 12 12 - 25 26 - 40 41 - 50 51 - 75

Factor E 1.40 1.30 1.25 1.20 1.15 1.10


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FACTOR “F”: Referido a la densidad del material a cribar.

Densidad sólida (t/m3) 1.35 2.70 5.40

Factor F 0.5 1.0 2.0

FACTOR “H”: Referido a la forma de la abertura de la malla.

Abertura Circular Cuadrada Rectangula

Factor H 0.90 1.00 1.05

FACTOR “I”: Referido a la forma de las partículas.

Forma Redondeada Cúbica Lajosa

Factor I 1.2 1.0 0.9


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FACTOR “G”: Referido alárea abierta de lasuperficie de cribado.

Área abierta actual = 100% Área libre

G = Área realmente abierta (%)

50%


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FACTOR “J”: Referido a la eficiencia del harneado.Eficiencia (%) 70 75 80 85 90 92 94

Factor J 1.40 1.25 1.10 1.05 1.00 0.98 0.95

FACTOR “K”: Referido al tipo de harnero vibratorio según inclinación.

Horizontal Inclinado Inclinación Varia

Piso Recto Recto Recto Recto Recto Variable Triple Dob

Vibración Lineal ElípticaConstante

Circular Elíptica

Variable Lineal Lineal

ElípticaVariable

Line

Factor K 0.9 1.1 1.0 1.1 1.0 1.3 1.4 1.1

FACTOR “L”: Referido al grado de humedad.

Humedad (%)


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Una vez calculada el áreade cribado, se debeseleccionar un modelo deharnero del catálogo deMetso, de tal forma queexista siempre una holguradel modelo elegido en suárea, para darle

flexibilidad.

Naturalmente, puede que elárea de cribado sea mayorque la del modelo másgrande. En ese caso, seeligen tantos harneros como

área de cribado se requiera.

Modelo Área activa (m2) Anchura (m)

4 x 10 3.24 1.20

4 x 12 3.90 1.20

5 x 12 5.00 1.50

5 x 14 5.83 1.50

6 x 16 8.20 1.80

7 x 20 11.90 2.15

8 x 16 11.00 2.45

8 x 20 13.80 2.45

8 x 24 16.50 2.45

10 x 20 17.40 3.05

10 x 24 21.00 3.05


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CASO DE EJEMPLODimensionamiento de Harnero

Dimensionaremos un harnero de abertura de 25 mm (alrededor1’’), para recibir el producto de un chancador secundario a una tde alimentación de 8.208 tpd. La granulometría del material qalimenta al harnero es la siguiente:

Tamaño (mm) 100 25 13 10 5

% Pasante 100 75 45 30 22

El harnero a dimensionar contará con un deck o parrilla para uabertura de 25 mm. La densidad del mineral, que es de forcúbica, es de 2.7 t/m3, con una humedad del 3%. El harneadorealizará en seco, sin limitaciones de espacio y con una eficiendel 90%. No consideraremos factor de diseño.


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CASO DE EJEMPLOSolución

Lo primero es determinar el flujo de alimentación que recibeharnero. Considerando la eficiencia del 90%, y asumiendo queharnero trabaja las 24 horas del día, se tiene que:

Alimentación =

8208

24 ℎ × 0.90= 380

ℎ


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No obstante, el harnero tiene una abertura de 25 mm. Por lo tanto, granulometría de la alimentación, determinamos que el flujo de enque efectivamente pasa por el proceso de cribado corresponde a un 75la alimentación, porque el corresponde a 25 mm, y todo el materiaese tamaño debe ser clasificado por el equipo. Luego, = 285 tph

380 tph

95 tph (25%)285 tph (75%)


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Además, asumiremos un valor del parámetro igual a 1. Esto tenemos una confianza razonable en los datos concernientes a características del mineral y del proceso en general.

Lo siguiente es calcular . Y ello equivale a determinar

valores de cada uno de los factores de ajuste involucrados encribado.


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En primer lugar, se tiene que = 53. Esto se obtiene directamente gráfico de estimación de este factor a partir de la abertura alimentación del harnero, correspondiente a 25 mm.


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En segundo lugar, se tiene que = 1.35 , ya que el porcentajepartículas que quedan retenidas en la alimentación corresponde al 25%la misma, que está por encima de 25 mm.


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En tercer lugar, se tiene que = 1.10. Lo anterior se debe a que la mitadtamaño máximo de alimentación (25 mm) es, aproximadamente, 13 mm, lo corresponde a un 45% del flujo total de alimentación que llega al harnero.


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Como estamos dimensionando un harnero de sólo una parrilldeck, el valor de D es igual a 1.

Posición del piso 1 2 3 4

Factor D 1 0.9 0.8 0.7

Además, el harneado se realizará en seco. Por lo que el valor factor E también es igual a 1. Considerando, de igual forma, quedensidad del mineral es igual a 2.7 t/m3, el valor del factor Figual a 1.

Densidad sólida (t/m3) 1.35 2.70 5.40

Factor F 0.5 1.0 2.0


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Para determinar el factor G,observamos que para unaabertura de 1’’ (25 mm), setiene un área libre de un 57%.Luego, el área abierta es de

un 43% y, por lo tanto:

= 43%

50% = 0.86


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Cuando no conocemos el resto de los parámetros de cribado,conveniente elegirlos de tal forma que los factores de ajuste resultansean iguales a 1 y así el cálculo del área de cribado no se vea perturbaDe esta manera, asumimos una abertura de malla cuadrada, con lo cuafactor H es igual a 1.

Abertura Circular Cuadrada Rectangula

Factor H 0.90 1.00 1.05

De igual forma, asumiremos que las partículas que conforman el minerclasificar tienen una forma cúbica, con lo cual I es igual a 1.

Forma Redondeada Cúbica Lajosa

Factor I 1.2 1.0 0.9


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La eficiencia del harneado es de un 90%. Por lo tanto, el factor J es igua

Eficiencia (%) 70 75 80 85 90 92 94

Factor J 1.40 1.25 1.10 1.05 1.00 0.98 0.95

Como no conocemos las condiciones geométricas del cribado, asumique el harnero será inclinado, de parrilla recta y vibración circular.

tanto, el valor del factor K será igual a 1.

Horizontal Inclinado Inclinación Varia

Piso Recto Recto Recto Recto Recto Variable Triple Dob

Vibración Lineal ElípticaConstante

Circular Elíptica

Variable Lineal Lineal

ElípticaVariable

Line

Factor K 0.9 1.1 1.0 1.1 1.0 1.3 1.4 1.1


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Como la humedad del mineral es de un 3%, el factor L es igual a 1.

Humedad (%)


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De lo anterior, concluimosque se requieren 4.21

de área de cribado paraclasificar un flujo dealimentación bajo los 25mm de tamaño de 285 tph.Por lo tanto, el modelo de

harnero que más se ajustaa este valor corresponde aun modelo 5 x 12 de Metso,cuya área activa es de5 , lo que nos permiteuna holgura de 0.79 .

Modelo Área activa (m2) Anchura (m)4 x 10 3.24 1.20

4 x 12 3.90 1.20

5 x 12 5.00 1.50

5 x 14 5.83 1.50

6 x 16 8.20 1.80

7 x 20 11.90 2.15

8 x 16 11.00 2.45

8 x 20 13.80 2.45

8 x 24 16.50 2.45

10 x 20 17.40 3.05

10 x 24 21.00 3.05


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Dimensionamiento deHidrociclones


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GENERALIDADESUso de Hidrociclones

Los hidrociclones son clasificadores de material fino que sueutilizarse en circuitos de molienda unitaria y convencional. líneas generales, se trata de un dispositivo que separa el mateno sólo aprovechando su forma, sino que, además, las diferencde densidad que existen en las fracciones finas y gruesas del flde alimentación.

Se tienen así dos fracciones de material. Una gruesa, quedevuelta al proceso de reducción de tamaño, llamada reboseunderflow. Y una fina, que continúa al proceso posterior, llamrebalse u overflow.


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GENERALIDADESHidrociclones en Minería

En minería, generalmente se prefieren hidrociclones de madiámetro y capacidad, siendo el tamaño promedio de alimentacde hasta 12 mm.

Los diámetros varían entre los 625 mm y los 1400 mm.


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GENERALIDADESComponentes de un Hidrociclón

- Altura del hidrociclón (h).

- Diámetro interno de alimentaciónDi.

- Diámetro de salida del rebose ounderflow (ápex) Du.

- Diámetro de salida del rebalse uoverflow (vórtex) Do.


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GENERALIDADESFuncionamiento del Hidrociclón

La suspensión de alimentación forma un torbellino al interior sobre la superficie de éste en la parte cilíndrica y cónica, diriexterior a través del vórtice cónico. La salida es estrecha, solamente una parte de la corriente es evacuada como flu(underflow), transportando las partículas gruesas o inclusivetodos los sólidos con ella. La mayoría del líquido, que ha sido

las partículas más gruesas y solo contiene las más finas, esabandonar el ciclón a través de la tobera de flujo superiorformando un torbellino secundario ascendente alrededor della carcasa. En el interior de este núcleo se forma una deprecoge todo el aire que ha sido transportado como burbujaen el agua de alimentación.


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GENERALIDADESFuncionamiento del Hidrociclón


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PARÁMETROS OPERACIONALES

Densidad de lapulpa

Caída depresión de la

alimentación

Diámetro delvórtex

Diámetro dápex


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PARÁMETROS OPERACIONALES

En cuanto a la densidad de la pulpa, tenemos:

- 10% – 15% sólidos Clasificación eficiente.

- 15% - 30% sólidos Clasificación eficiente en deterioro.

- Mayor a 30% sólidos Clasificación ineficiente.

La caída de presión en la alimentación es tal que, mientras mcrezca, el punto de corte es menor.


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METODOLOGÍA DE DIMENSIONAMIENTOModelo de Krebs

El dimensionamiento de un hidrociclónse basa sobre un parámetro muyimportante, llamado D50. Correspondeal tamaño de partícula que tiene unaprobabilidad del 50% de dirigirse tantoal overflow como al underflow.


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El modelo de Krebs para el dimensionamiento de una bateríahidrociclones está definido por el siguiente formulismo:

• aplicado = base × • base = 2.84 ×

.

• = × ×

• =

−.

• = 3.27 × ∆−.

• = .

−


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Donde:

: Diámetro del hidrociclón.

: Corrección por la influencia de la concentración en laalimentación.

: Corrección por la influencia de la caída de presión.

: Corrección por la influencia de la densidad específica.∆: Caída de presión [KPa].

: % sólidos en volumen de alimentación.

: Densidad específica de sólidos.

: Densidad específica de líquidos.

Í


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Para estimar un D50 aplicado, se debe utilizar la tabla de correccde Krebs a partir de la granulometría de producto que se deseael overflow y su proporción con respecto a la alimentación.

% Pasante del overflow de un tamaño dado Factor

98.8 0.54

95.0 0.7390.0 0.91

80.0 1.25

70.0 1.67

60.0 2.08

50.0 20.78


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CASO DE EJEMPLODimensionamiento de Batería de Ciclones

Dimensionar una batería de hidrociclones para un circude molienda que consta de molino de barras y bolas dondealimento fresco de 250 tph de sólidos. Ambas descargas de molse juntan en el trommel y se envían posteriormente a los ciclonEl overflow debe ser 60% bajo la malla #200 a un mínimo de 4de sólidos en peso. El underflow regresa al molino de bolas c

carga circulante se obtiene en 225%, con un mineral de densidigual a 2.9 t/m3 y una caída de presión de 50 KPa.


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CASO DE EJEMPLODimensionamiento de Batería de Ciclones

Antecedentes del overflow del hidrociclón:

• TPH sólidos = 250

• % sólidos = 40%

• % sólidos = 59.1 [ton sólidos/ton pulpa]

• densidad pulpa = 1,632 [t/m3]

• Caudal = 234 [l/s]


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Lo primero es determinar el porcentaje de sólidos en alimentación:

= 59.1

100 ×

1.632

2,9

= 33,26%


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Lo siguiente es calcular los factores de corrección, utilizando datos proporcionados en el enunciado del problema:

• =

−.=

×.

−.= 4.11

•

= 3.27 × ∆−.

= 3.27 × 50−.

= 1.09• =

.

−=

.

.− = 0.932

CASO DE EJEMPLO


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Ahora utilizaremos la tabla de Krebs,de tal manera que podamosdeterminar el factor a utilizar paraestimar el D50 aplicado para el ciclón.Para ello, como el % pasante delproducto en el overflow debe ser deun 60%, se tiene que dicho factor es

2.08. Luego, considerando que lamalla de Tyler #200 tiene una aberturade 74 micrones, se tiene lo siguiente:

aplicado = 2.08 × 74 = 153.9

% Pasante del overflow de un tama

98.8

95.0

90.0

80.0

70.0

60.0

50.0

CASO DE EJEMPLO


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De lo anterior, ahora podemos calcular el D50 base para nueshidrociclón despejando la expresión para el cálculo del D50 aplicen función de los factores de corrección determinados anterioridad. Luego:

base =

aplicado

× × =

153.9

4.11 × 1.09 × 0.932 = 36.8

CASO DE EJEMPLO


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Luego, utilizando el D50 base, podemos despejar el diámetro hidrociclón como sigue:

base = 2.84 × .

→ =. 36.8

2.84 = 48.5 cm

CASO DE EJEMPLO


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Para determinar la batería de hidrociclones completa (esto esnúmero de ciclones a utilizar), se debe comparar el flvolumétrico que entra al ciclón con el correspondiente aalimentación. Naturalmente, los modelos de ciclones que veKrebs no siempre tendrán el diámetro estimado. Por ello, siemdebe elegirse uno que tenga una holgura con respecto a di

diámetro

Para ello, debemos estimar el caudal circulante en la entrada ciclón a partir de la caída de presión. Esto puede realizarse contabla de interpolación de Krebs.

CASO DE EJEMPLO


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De la tabla, se obtiene que el flujovolumétrico correspondiente a unacaída de presión de 50 KPa es de

aproximadamente 40 l/s, conciclones de 50 cm.

Ciclón Caída de Presión (KPa) C

10 cm20

100

15 cm20

500

25 cm

20

500

38 cm20

500

50 cm20

500

CASO DE EJEMPLO


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Por lo tanto:

N° Ciclones = Flujo alimentación

Flujo ciclón =

234

40

= 5.85

En consecuencia, la batería debe estar compuesta porhidrociclones Krebs se 50 cm de diámetro.

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