86

4.0 CONMINUCIN

La reduccin de tamao o conminucin es normalmente la primera etapa en el procesamiento de una

mena. Los objetivos de la conminucin pueden ser:

1) Producir partculas de tamao y forma apropiados para su utilizacin directa.

2) Liberar los materiales valiosos de la ganga de modo que ellos puedan ser concentrados.

3) Aumentar el rea superficial disponible para reaccin qumica.

Dependiendo del rango de tamao de partculas la conminucin se acostumbra a dividir en:

Trituracin o Chancado: para partculas gruesas, mayores a 2.

Molienda (convencional): para partculas menores de 1/2 o 3/8 .

Molienda Autgena (AG) o semiautgena (SAG): para partculas menores a menores a 8 o 6.

Cubre el rango de trituracin fina y molienda gruesa.

4.1. Fundamentos de la reduccin de tamao

4.1.1. Fractura de una partcula

En cualquier operacin industrial, la ruptura de cualquier partcula ocurre simultneamente con la

ruptura de muchas otras. Los productos de la ruptura de una partcula estn ntimamente mezclados

con los productos de ruptura de todas las dems y no es posible distinguirlos. Por lo tanto, una

operacin industrial de reduccin de tamao solo puede ser analizada en trminos de una

distribucin de partculas de alimentacin que son reducidas a una distribucin de partculas de

producto. Sin embargo, cada partcula se romper como resultado de los esfuerzos aplicados a ella

individualmente y de ah que resulte importante investigar como se fractura una partcula individual.

Las partculas de mena pueden considerarse materiales frgiles (excepto para partculas muy

pequeas), es decir, la deformacin es proporcional al esfuerzo aplicado hasta el punto en el cual

ocurre fractura. La fractura de materiales frgiles fue analizada por Griffith y su trabajo ha formado

la base de la mayora de los trabajos subsecuentes.

87

Para un material ideal, el esfuerzo de tensin mxima para ruptura, Pm, es:

ay4

Pm

=

donde: y : es el mdulo de Young

: es la energa superficial por unidad de rea a : distancia interatmica

Al romperse un material ideal se desintegrar igualmente en todos los planos perpendiculares al

esfuerzo. Los experimentos han demostrado que las partculas de mena se rompen a esfuerzos

muchsimo ms bajos que Pm (fracciones de orden de 1/100 a 1/1000 de Pm). Este comportamiento

se atribuye a la presencia de fallas o grietas en las partculas, en escala macroscpica y microscpica.

La concentracin de esfuerzos en las puntas de las fallas produce su propagacin y conduce a la

fractura de la partcula a una fraccin del valor del esfuerzo necesario para producir la fractura de un

material ideal.

El mecanismo de fractura es el siguiente: Cuando una grieta es sometida a un esfuerzo de traccin, el

esfuerzo se concentra en la punta de la grieta. Cuando la energa de deformacin en la punta de la

grieta es suficientemente alta, los enlaces qumicos en la punta se rompern y la grieta se propagar

produciendo la fractura del material. Este mecanismo se ilustra en la Figura 4.1

Figura 4.1. Propagacin de una grieta por ruptura de enlaces qumicos por la accin de un esfuerzo

de traccin.

88

En su anlisis matemtico, Griffith supuso que las fallas eran elpticas en dos dimensiones y de

dimensin constante en la tercera. La figura 4.2 ilustra el modelo de grieta considerado por Griffith.

Figura 4.2 Grietas de Griffith en una partcula

Griffith supuso que la fractura ocurre cuando la energa de deformacin local en la punta de la grieta

iguala la energa superficial de las nuevas superficies producidas por la fractura. El esfuerzo de

traccin aplicado en forma normal a la grieta o esfuerzo de Griffith, G, est dado por:

2/1

crG L

y2

=

donde: y : es el mdulo de Young

: energa libre superficial por unidad de rea de la grieta Lcr: longitud de la grieta.

Segn esta ecuacin para cada nivel de esfuerzo hay un nivel crtico de longitud de grieta para el

cual la concentracin de esfuerzos es suficiente para romper el enlace atmico en ese punto y

propagar la grieta. La ruptura del enlace aumentar la longitud de la grieta, aumentando as la

concentracin de esfuerzos y causando una rpida propagacin de la grieta. Esta ecuacin se

denomina criterio de Griffith para fractura. El concepto de Griffith de que la ruptura del material se

debe a la propagacin de grietas desde pequeas fallas presentes en el material es ampliamente

aceptada, aunque se han hecho modificaciones a su teora para considerar otros aspectos no incluidos

en su anlisis matemtico. Un aspecto que complica el anlisis riguroso de la fractura de materiales

frgiles es el hecho que la geometra verdadera de las grietas no se conoce. Debe destacarse que

aunque no es necesario suministrar energa suficiente para deformar todos los enlaces de material al

89

punto de ruptura (debido a la presencia de fallas) se requiere ms energa que aquella justo

suficiente para suministrar la energa libre de las nuevas superficies debido a que enlaces alejados de

las eventuales superficies de fractura tambin se deforman y por lo tanto absorbern energa.

La teora de Griffith requiere que exista un esfuerzo de traccin a travs de una grieta para

propagarla. Una fuerza compresiva uniforme, por lo tanto, slo puede cerrar una grieta. Esto puede

parecer extrao puesto que normalmente las partculas se someten a fuerzas de compresin en las

mquinas de reduccin de tamao. Sin embargo, esfuerzos de compresin no uniformes producen

esfuerzos de traccin localizados; por lo tanto en conminucin las partculas normalmente se rompen

en traccin y no en compresin.

Oka y Majima realizaron un anlisis terico de la fractura en conminucin. Ellos consideraron lo que

ocurre cuando una partcula es sometida a un par de fuerzas concentradas F de compresin, como se

muestra en la Figura 4.3. Su anlisis est basado en una esfera, cuyas caractersticas de esfuerzo y

deformacin son similares a las de una partcula irregular. Las distribuciones de esfuerzos en el eje

de la esfera se muestran en la Figura 4.3.

Figura 4.3. Distribucin de esfuerzos principales en una partcula bajo una carga de compresin

localizada. (Segn Oka y Majima).

90

Se puede ver en esta figura que el esfuerzo principal en la direccin Z es un esfuerzo compresivo a

travs de toda la partcula. Sin embargo, el esfuerzo principal en el plano X-Y es un esfuerzo de

compresin adyacente a los puntos de carga pero un esfuerzo de tensin dentro de la partcula.

Puesto que las partculas de mineral son mucho ms dbiles en tensin que en compresin la fractura

ocurre primariamente debido a los esfuerzos de tensin. Sometiendo a una partcula a una fuerza

concentrada como en la Figura 4.3 resulta en ruptura en un nmero pequeo de trozos grandes

debido a fractura por tensin, ms un gran nmero de trozos pequeos debido a compresin

adyacente a los puntos de carga.

La ecuacin que describe la distribucin de esfuerzos determinada por Oka y Majima es compleja y

no se presentar aqu. Sin embargo, se puede destacar que para un mdulo de Young y razn de

Poisson dados, el esfuerzo es proporcional a la carga e inversamente proporcional al cuadrado del

dimetro de la partcula, mientras que la deformacin de la partcula es proporcional a la carga,

inversamente proporcional al cuadrado del dimetro de la partcula y tambin proporcional a la

distancia desde el centro de la partcula a lo largo de la abscisa Z.

Mecanismos de fractura

Para que una partcula se fracture se requiere un esfuerzo lo suficientemente elevado como para

exceder la resistencia a la fractura de la partcula. La manera en la cual se fractura la partcula

depende de su naturaleza y de la manera en que se aplique la fuerza. La fuerza en la partcula puede

ser una fuerza de compresin, como se muestra en la Figura 4.3, que causa la fractura en tensin de

la partcula. Esta fuerza puede ser aplicada a una velocidad rpida o lenta y esta velocidad afecta la

naturaleza de la fractura. Adems, en vez de una fuerza de compresin la partcula podra ser

sometida a una fuerza de cizalle como la que se ejerce cuando dos partculas se frotan entre s.

Muchos trminos se han usado para describir los varios mecanismos de fractura de una partcula, a

veces con poca consistencia en su uso. Los trminos que veremos aqu se ilustran en la Figura 4.4 y

son: abrasin, clivaje y fragmentacin y se interpretan del modo siguiente.

91

Fractura por abrasin: Este tipo de fractura se produce por concentracin localizada de esfuerzos de

cizalle en la superficie de la partcula. El resultado es la fractura de una pequea zona de la partcula

produciendo una distribucin de partculas muy finas. En los equipos de molienda generalmente esta

fractura resulta del roce de las partculas entre s o contra los medios de molienda o el

revestimiento. Esto hace que la zona superficial de la partcula se desgaste a una velocidad ms o

menos constante dependiendo de las condiciones y de la dureza de la superficie (los minerales

blandos son ms susceptibles a abrasin que los minerales duros). Para partculas inicialmente de

tamao uniforme se formarn dos rangos de tamao de productos: el grueso, de tamao cercano al

tamao original de las partculas y el muy fino, con una deficiencia entre ambos. Esto se ilustra en la

Figura 4.4a. Un resultado similar se obtiene cuando la fractura involucra el desprendimiento de

esquinas o bordes de una partcula. Esto se denomina descantillado (chipping grinding) y se puede

considerar que resulta cuando la fuerza se aplica fuera del centro de la partcula. Abrasin y

descantillado se denominan a veces por el trmino general de atricin.

Fractura por clivaje: La fractura por clivaje, Figura 4.4b, ocurre cuando la energa aplicada es justo

suficiente para cargar comparativamente pocas regiones de la partcula al punto de fractura y se

producen slo unas pocas partculas cuyo tamao es cercano al tamao original. Esta situacin

ocurre tpicamente bajo condiciones de compresin lenta donde la fractura inmediatamente alivia la

carga de la partcula.

Fractura por desintegracin: La fractura por desintegracin (shatter), Figura 4.4c, ocurre cuando la

energa aplicada excede bastante la energa requerida para fractura; bajo estas condiciones muchos

sectores de la partcula estn sobrecargados y el resultado es la produccin de una cantidad

relativamente grande de partculas, con un amplio rango de tamaos. Esto ocurre en condiciones de

carga rpida como un impacto de alta velocidad.

La fractura que resulta de un impacto de alta velocidad en el cual hay suficiente energa como para

causar fractura por clivaje o por desintegracin puede tambin causar atricin en la zona superficial

de la partcula. Esto se ilustra en la Figura 4.5.

92

Figura 4.4. Representacin de los mecanismos de fractura de las partculas y las distribuciones de

tamao resultantes.

Figura 4.5. Combinacin de mecanismos de fractura como ocurre en la prctica.

93

4.1.2. Teora de conminucin

La teora de conminucin se centra en la obtencin de una relacin entre la energa consumida y el

grado de reduccin de tamao obtenido. Se han propuesto varias teoras, todas las cuales suponen

que el material es frgil de modo que no se adsorbe energa en procesos de elongacin y

deformacin.

La teora ms antigua es la de Rittinger (1867). Esta teora establece que la energa requerida para

reduccin de tamao est relacionada a la nueva superficie producida en una cantidad unitaria de

masa.

Energa especfica = (rea superficial nueva - rea superficial antigua)

Donde es la energa superficial media por unidad de rea. En verdad esta ley debera decir que la

energa mnima para ruptura es x superficie producida, ya que la energa suministrada debe ser a lo menos suficiente para romper las fuerzas de enlace que anteriormente existan a travs de la nueva

superficie formada. En la prctica, lo que interesa en la energa consumida por el molino y se ha

demostrado que la energa de la nueva superficie es solo una fraccin muy pequea de la energa

suministrada al molino (del orden de 1/1000). En realidad la mayor parte de la energa al molino

aparece como calor, sonido, o energa de trasformacin de fases. No hay razn para creer que la

energa consumida por el molino sea un gran mltiplo constante de x nueva superficie, por lo que la ley de Rittinger como se utiliza en la prctica se puede considerar emprica.

ER = KR(nueva superficie producida)

Donde KR es una constante y ER es la energa especfica del molino, es decir energa por unidad de

masa en el molino.

Como el rea superficial de un peso fijo de partculas de dimetro uniforme es inversamente

proporcional al dimetro, la ley de Rittinger se puede escribir:

94

=

fpRR d

1d1KE

donde df es el tamao promedio inicial de las partculas y dp el tamao promedio final. En la prctica

se usan los tamaos del 80% (tamao de la abertura por la que pasa 80% de la masa del material) de

la alimentacin y producto. Con esta aproximacin la ecuacin de Rittinger es:

=

F1

P1KE RR

donde F y P son los tamaos del 80% de la alimentacin y producto respectivamente.

La segunda teora de conminucin es la de Kick (1883) y dice que el trabajo requerido es

proporcional a la reduccin de volumen de las partculas. La expresin bsica es:

=

p

fKK d

dlogKE

Donde:

EK = energa por unidad de masa requerida para reducir partculas de tamao df a tamao dp.

KK = energa por unidad de masa para producir una razn de reduccin (dF/dp) igual a 10.

En la prctica se usa EK como la energa especfica suministrada al molino y los tamaos del 80% de

la alimentacin (F) y del producto (P), en vez de los valores promedio de las distribuciones, es decir:

=

PFlogKE KK

En la prctica ninguna de estas dos teoras concuerda con los resultados obtenidos en trituracin y

molienda comercial.

Bond en 1951 desarroll una nueva relacin que se denomin la ley de Bond. Basado en extensivo

trabajo experimental Bond concluy que el trabajo til total que ha sido aplicado a un peso

determinado de material que ha sido reducido de tamao es inversamente proporcional a la raz

cuadrada del dimetro de las partculas producto.

95

d

kW =

El dimetro de las partculas se define como el tamao del 80%, expresado en m. De modo que para una reduccin desde tamao F a tamao P el trabajo total es:

F

KP

KWWW FP ==

Para eliminar la constante K, Bond defini un ndice de trabajo, WI, que es el trabajo especfico

total necesario para reducir una partcula de un tamao infinito a 100 m. Este ndice de trabajo puede ser determinado en forma experimental. Se tiene entonces que:

100WIK =

y la forma final de la ecuacin de Bond es:

=

F1

P1WI10W

W en esta ecuacin corresponde a la energa especfica de molienda, basado en la potencia al eje del

molino, en kilowatt-hora/ton corta.

El ndice de trabajo de Bond, WI, representa una medida de la dureza del material pero tambin

incluye la eficiencia mecnica de la mquina de reduccin. La importancia de la ley de Bond es que

se cumple bastante bien y el mtodo de diseo de molinos basado en la ley de Bond es an en la

actualidad el ms utilizado.

A pesar de que los mtodos de diseo de molinos basados en balances de masa por tamaos, son

superiores que el mtodo de Bond para diseo fino (permiten obtener la distribucin de tamao del

producto, simular diferentes circuito para comparar y optimizar las diversas alternativas), es

probable que el mtodo de Bond se contine usando por bastante tiempo ms. Las principales

razones para el xito del mtodo de Bond son: 1) Hay una gran cantidad de informacin disponible.

2) El mtodo es bastante satisfactorio para clculos iniciales, adems, cuando un circuito est siendo

diseado, las especificaciones de la alimentacin y especialmente del producto no se conocen con

96

suficiente exactitud para justificar el uso de mtodos ms complejos. 3) El mtodo o adaptaciones

del mismo proporcionan una manera simple de medir la eficiencia de los equipos de reduccin.

En la Tabla 4.1 se muestran algunos valores tpicos del ndice de trabajo de Bond.. El ndice de

trabajo de Bond es una medida de la facilidad con la cual el material puede reducirse de tamao. Si

las caractersticas de ruptura del material fuesen constantes en todo el rango de tamaos, el ndice de

trabajo de Bond debera permanecer constante puesto que expresa la resistencia del material a

romperse. Sin embargo, para la mayora de las materias primas naturales existen diferencias en las

caractersticas de ruptura dependiendo del tamao de las partculas lo cual trae como resultado

variaciones en el WI. Por ejemplo, cuando un mineral se rompe con facilidad en los lmites de grano

pero los granos individuales son resistentes, entonces el ndice de trabajo aumentar con la fineza de

la molienda. Como consecuencia, los valores del ndice de trabajo deben obtenerse para un grado de

reduccin tpico de la operacin de conminucin que se est evaluando. Bond especific varios

mtodos estndar de laboratorio para determinar el ndice de trabajo, que correlacion en forma

emprica con varios tipos de mquinas de reduccin de tamao. Por lo tanto, mediante estos ensayos

se pueden dimensionar mquinas de trituracin y molienda y especificar tambin el tamao de los

motores de estas mquinas de reduccin.

Tabla 4.1. Valores de WI para varios minerales

Material Wi; kwh/ton corta

Barita 6.86

Basalto 22.45

Clinker de cemento 14.84

Arcilla 7.81

Carbn 12.51

Mena de cobre 14.44

Dolomita 12.44

Feldespato 12.84

Galena 10.68

Mena de oro 16.31

Granito 15.83

97

Mena de hierro 16.98

Mena de plomo 12.54

Piedra caliza 12.77

Mica 148.00

Cuarzo 14.05

Taconita 16.36

Ensayo de impacto (ndice de trabajo para trituracin)

El equipo para el ensayo de impacto desarrollado por Bond todava es utilizado por los principales

fabricantes de chancadoras. El dispositivo, que se muestra en la Figura 4.6, consiste de dos ruedas

que tienen fijos en sus bordes martillos de 30 lb (13.6 kg) cada uno. Las caras de los martillos estn

separadas en la posicin de reposo. En el lado opuesto de los martillos estn conectados cables de

elevacin. Un trozo de roca de 3+2 se monta entre las caras de los martillos de modo que stos al

ser soltados de los cables de elevacin golpearn la roca simultneamente en lados opuestos de su

dimensin menor (espesor).

Figura 4.6. Aparato de impacto de Bond.

98

El test se realiza con una serie de 10 a 20 trozos de roca. El espesor de la roca se mide previo al

ensayo. Una vez que se instala la muestra, los martillos se elevan a una altura preestablecida y se

sueltan. Si la roca no se rompe con el impacto, la altura de elevacin de los martillos se incrementa

en aproximadamente 0.5kg-m y se dejan caer nuevamente. Esta operacin se repite hasta que la roca

se rompe produciendo tres o ms fragmentos. La resistencia al impacto de la roca en pie-lb por

pulgada de espesor se designa como KC y el ndice de trabajo, en kwh/ton corta, se calcula como el

promedio de 10 rupturas como:

s

cK59.2WI

=

donde S es la gravedad especfica de la roca.

Test de Bond para Moliendabilidad en Molino de Bolas

El test de Bond para moliendabilidad es un proceso de molienda y harneado en seco, en un ciclo

cerrado que se realiza hasta obtener condiciones de estado estacionario.

El material se prepara a 6 mallas (aunque puede usarse material ms fino o ligeramente ms grueso

si fuera necesario). El material preparado se analiza por tamizaje y despus de cuidadoso mezclado

se miden 700 cc en un cilindro graduado, cantidad que constituye la carga inicial al molino. Esta

muestra se pesa y se muele en seco en un molino de bolas estndar de Bond. Este molino es de 12

x 12, con bordes redondeados y revestimiento liso. Tiene en su casco una puerta de carga/descarga

de 4x 8, es operado a 70 rpm y tiene un contador de revoluciones. La carga de medios de

molienda consiste de 287 bolas que pesan 20125 g y se distribuyen del modo siguiente:

43 bolas de 11/2

67 bolas de 11/4

10 bolas de 1

71 bolas de 3/4

94 bolas de 5/8

99

El ensayo estndar simula un circuito cerrado con una razn de recirculacin (C) de 250%, o una

carga circulante (CC) de 350%, como se ilustra en la Figura 4.7. Puede hacerse el test para cualquier

tamiz menor que la malla 28 (se refiere al tamiz que cierra el circuito).

( ) %250100GT%C == %350100x

GGT(%)CC =+=

Figura 4.7. Circuito simulado en el test de Bond

El molino cargado con la alimentacin inicial, 700 cc o A gramos, se hace funcionar por cierto

nmero de revoluciones para producir alrededor de 300-400 g de material fino, es decir que pasa la

abertura P1 del tamiz del ensayo. Esto generalmente ocurre despus de 100 a 150 revoluciones del

molino de Bond. Debe tenerse en cuenta que el material cargado al molino ya tiene una fraccin de

material fino, que denotaremos por F3(P1), y que fue determinado en el anlisis granulomtrico que

se realiz previo al test. Una vez transcurrido el primer perodo de molienda, el molino se vaca y los

A gramos de material se tamizan en el tamiz de abertura P1. El material sobretamao se retorna al

molino para un nuevo ciclo de molienda y se completa el peso de la carga original agregando

material fresco de alimentacin. Se calcula el peso de material producido en trminos de gramos

netos por revolucin del molino. Este nmero, denominado moliendabilidad del mineral para el

ciclo, es usado para estimar el nmero de revoluciones requeridas para producir en el nuevo ciclo

una razn de recirculacin de 250%. En un test batch, esto equivale a producir un producto

terminado del ciclo (material bajo tamao) que pesa 1/3.5 de la carga original de mineral (A/3.5).

Tamiz (abertura P1)

Molino estndar de Bond

Q F G

T

100

Se realiza entonces un nuevo ciclo en el cual la carga se muele por el nmero de revoluciones

calculada, se descarga y se tamiza como antes. Se calcula el nuevo nmero de revoluciones

requerido y los ciclos de molienda y tamizaje continan hasta que los gramos netos producidos por

revolucin del molino alcanzan un equilibrio. Esta situacin se indica por cambios pequeos en el

valor de la moliendabilidad o fluctuaciones alrededor de cierto valor. La ecuacin para calcular en

nmero de revoluciones en el ciclo i+1 es:

icicloenrevolucinporproducidofinomaterial1icicloelenproducirafinomaterial

NR 1i+

=+

i

13

131i

NR)P(F)i(G)i(P

)P(F)1i(GA5.3

1

NR

+=+

donde G(i) es la alimentacin fresca al ciclo i y P(i) es el fino obtenido por tamizaje despus del

ciclo i. Notemos que G(i+1) es igual a P(i) y que en el primer ciclo G(1) es igual a A.

Despus de alcanzado el equilibrio en el test, se calcula un promedio de los ltimos 3 valores de

moliendabilidad obtenidos. Este valor promedio se toma como la moliendabilidad estndar de Bond

del material, Gbp, y se utiliza para calcular el ndice de trabajo por la ecuacin siguiente:

( ) ( )

=

F10

P10GP

5.44)cortaton/Kwh(WI82.0

bp23.0

1

donde:

P1 = abertura del harnero que cierra el circuito

Gbp= moliendabilidad estndar para molino de bolas

El ndice de trabajo calculado en el test descrito predice la energa que requiere un molino de bolas

de 8 pies de dimetro interior operando en hmedo y en circuito cerrado. Para molienda en seco se

debe multiplicar por 1.3 y para un molino de dimetro interior D(pies) por (8/D)0.2. Correcciones

adicionales son necesarias para condiciones de operacin diferentes a las normales (circuito abierto,

101

producto demasiado fino, etc). El mtodo completo de Bond para dimensionar molinos rotatorios

basado en el WI se revisar ms adelante.

Test de Bond para moliendabilidad en molino de barras

Este test es similar al ya descrito para molino de bolas. El material se tritura a 1/2 y se analiza por

tamizaje. En un cilindro graduado se miden 1250 cc de material, el cual se pesa y se muele en seco

en un molino de barras estndar de 12 de dimetro y 24 de longitud, funcionando a 46 rpm. La

carga de molienda consiste de: 8 barras de 21 de longitud, que pesan 33380 g.

6 barras de 1

2 barras de 1

El ensayo estndar simula un circuito cerrado con una razn de recirculacin de 100% y se

determina la moliendabilidad para molino de barras, Grp, que corresponde a los gramos netos de bajo

tamao generados por revolucin El ndice de trabajo est dado por:

( ) ( )

=

F10

P10GP

62)cortaton/Kwh(WI625.0

rp23.0

1

Aqu P1 de nuevo corresponde a la abertura del harnero que cierra el circuito en m. Se puede hacer el test para todos los tamaos de malla de 4 a 65.

El ndice de trabajo calculado en este test corresponde la energa especfica que requiere un molino

de barras con descarga por rebalse de 8 pies de dimetro interior operando en molienda hmeda en

circuito abierto. Para molienda en seco se debe multiplicar por 1.3. Si D es el dimetro interior del

molino en pies, el ndice de trabajo debe multiplicarse por (8/D)0.2.

Otros ensayos de laboratorio

Numerosos otros ensayos de laboratorio se han propuesto para caracterizar las caractersticas de

ruptura de menas. A continuacin describiremos los ensayos que utiliza el JKMRC de Australia para

caracterizar el comportamiento de fractura de las partculas en conminucin.

102

Drop Weight Test

El JKMRC usa el Drop Weight test para determinar las caractersticas de ruptura al impacto de las

menas. El equipo usado para este ensayo consiste de un peso de acero montado en dos rieles gua y

encerrado en un cilindro de plstico transparente (perspex), como se muestra en la Figura 4.8. Todo

el sistema est construido en un marco de acero que est montado y apernado a un bloque de

concreto. Un mecanismo elevador elctrico permite levantar o bajar el peso a una altura

determinada. Mediante un interruptor elctrico este peso se libera y cae por gravedad sobre una

partcula colocada sobre un porta muestra (o yunque) de acero. Mediante cambios en la masa y en la

altura de liberacin del peso se puede producir un rango amplio de energa aplicada a la muestra. El

equipo estndar est equipado con un peso de 20 kg, el cual puede extenderse a 50 kg. El rango

efectivo de altura del peso es entre 0.05 a 1 m, lo cual representa un amplio rango de energa de

operacin, de 0.01 a 50 kWh/ton (basado en partculas de 10 a 50 mm).

La prctica normal para partculas gruesas (por ejemplo chancadoras y molinos AG/SAG) es ensayar

20 a 50 partculas para cada combinacin tamao/energa, lo cual requiere tpicamente 500 a 1300

partculas en total, o 50 a 100 kg de mineral.

Figura 4.8. Dispositivo para el Drop Weight test de JKMRC.

103

Despus de preparacin de la muestra (separacin en rangos estrechos de tamao por tamizaje), se

calcula la masa promedio, m , para cada grupo de partculas a ensayar. Basado en la energa

especfica suministrada en cada ensayo, la altura a la cual debe liberarse el peso se calcula por la

siguiente frmula:

Md0272.0

Eismhi =

Donde hi es la altura inicial a la cual se libera el peso y Md es la masa del peso a liberar (kg).

Tpicamente se agregan 10 mm a la altura calculada para cada ensayo, para compensar por el hecho

que el peso viene a reposar a cierta altura sobre el yunque, debido a la presencia de las partculas

trituradas. La altura final promedio hf puede medirse para cada muestra de partculas ensayada. En

este caso la energa real aplicada es:

m

)hfhi(Md0272.0Eis

=

Debe destacarse que la energa especfica de conminucin Ecs (kWh/Ton) es igual a la energa

especfica suministrada, Eis (kWh/Ton) siempre que el peso no rebote despus del impacto. Para

energa mayores de 3 kWh/Ton, y con materiales elsticos se ha observado ocasionalmente que

ocurre rebote, sin embargo esta energa de rebote es de pequea magnitud.

Este ensayo es adecuado para determinar el comportamiento a ruptura por impacto en molinos

AG/SAG y en chancadoras.

Procesamiento de los datos

Un concepto clave en el anlisis de los datos del Drop Weight Test, y en establecer las funciones de

ruptura de la mena, es que las distribuciones de tamao del producto son funcin del grado de

reduccin o energa especfica de conminucin, Ecs ( kWH/Ton). Para modelar el proceso de

ruptura, se utiliza una manera simple para relacionar energa con reduccin de tamao. El mtodo

104

que utiliza el JKMRC es usar un conjunto de curvas para describir la distribucin de tamaos

producida por eventos de ruptura de energa creciente. Si se rompe una partcula de tamao conocido

(o con tamao en un intervalo estrecho de tamizaje), se puede considerar la distribucin resultante

como la fraccin acumulada que pasa una serie 2 de aberturas de harneros (Figura 4.9a). Figura

4.9a puede regraficarse dividiendo la escala de tamaos por el tamao de la partcula original, Y,

(Figura 4.9b).

A continuacin se eligen algunos puntos de referencia, definidos como el porcentaje, t, que pasa una

fraccin determinada del tamao original. As, t2 es el porcentaje de partculas que pasa una abertura

igual a la mitad del tamao original, t4 el porcentaje que pasa una abertura igual a un cuarto del

tamao de la partcula original, y t10 el porcentaje que pasa un dcimo del tamao de la partcula

original. t10 se utiliza como la reduccin de tamao caracterstica, o ndice de ruptura.

Para la partcula original, todos los valores de t son cero. Para una partcula que se rompi

ligeramente, t10 es un valor pequeo. En la ruptura en chancadoras t10 es tpicamente 10 a 20 %. Los

modelos de JKMRC de molinos rotatorios tienden a usar valores de t10 en el rango 20-50%.

Figura 4.9a. Distribucin de tamao Figura 4.9b. Distribucin de tamao relativa

del producto mostrando los marcadores t.

El grfico mostrado en la Figura 4.10 es muy til. Cada lnea vertical (o valor de t10) representa una

distribucin de tamao completa, expresada como % acumulado pasante. Por lo tanto, si los datos

105

representados en la Figura 4.10 se miden para una mena particular, se pueden utilizar para predecir

la distribucin de tamao que resultar para cada grado de reduccin o valor de t10. Esta manera de

representar los datos de ruptura se acostumbra a designar como familia de curvas de un parmetro.

Conociendo las curvas para un material partcular, y dado un valor de t10 (de un valor de Ecs dado o

de un modelo), se puede reconstruir la distribucin completa de tamaos del producto.

Este tipo de informacin constituye la informacin especfica de la mena necesaria para modelacin

y simulacin de procesos de reduccin de tamao. Estas distribuciones de tamao de los productos

de ruptura, que se conocen tambin como funciones de apariencia deben determinarse

experimentalmente para varias fracciones de tamao (a lo menos 3) y definidas en trminos de tres

parmetros de ruptura por impacto y abrasin (A, b y ta).

Figura 4.10. Grfico de t versus el grado de ruptura, t10.

El grado de reduccin, o ndice de ruptura, t10, se relaciona con la energa especfica de conminucin

por la siguiente expresin:

106

[ ])Ecsb(10 e1At = donde t10 es el porcentaje que pasa 1/10 avo del tamao promedio inicial de las partculas, Ecs es la

energa especfica de conminucin kWh/Ton), A y b son los parmetros de ruptura por impacto. Esta

relacin se muestra grficamente en la Figura 4.11 para una mena de oro.

Figura 4.11. Efecto de la energa especfica de conminucin en el ndice de ruptura, t10.

Un mayor gradiente de la curva t10Ecs indica una mena ms blanda. Para un valor constante de A,

esto significa un valor mayor de b. El valor de A es relativamente constante y cercano a 50 para la

mayor parte de las rocas duras. El parmetro t10 se puede interpretar como un ndice de fineza y

valores grandes de t10 indican un producto ms fino. El valor del parmetro A es el valor lmite de

t10. Este lmite indica que a valores muy altos de energa ocurre muy poca reduccin de tamao

adicional a medida que Ecs aumenta, es decir, el proceso se hace menos eficiente. El producto Axb

es la pendiente de la curva a energa aplicada cero.

En la molienda AG/SAG, la reduccin de tamao se cree que ocurre por impacto (trituracin) y por

abrasin o descantillado. Como ya se mencion anteriormente, eventos de abrasin y descantillado

dejan la partcula original casi intacta y producen partculas relativamente finas. El impacto en

cambio rompe una partcula en fragmentos con un rango de tamaos.

107

El Drop Weight Test caracteriza bien la ruptura por impacto de alta energa. Para determinar las

funciones de apariencia de la ruptura por abrasin/descantillado es ms apropiado realizar un ensayo

en un molino rotatorio, en el cual se muele en forma autgena una muestra de la mena.

Ensayo de abrasin del JKMRC

Este ensayo de abrasin se realiza en un molino rotatorio de 30 cm de dimetro y 30 cm de longitud

con cuatro barras elevadoras de 1 cm. En el ensayo estndar del JKMRC se muele un muestra de 3

kg, de granulometra 55+38mm, por 10 min a 70% de la velocidad crtica del molino, es decir 53

rpm.

Tpicamente, una muestra primaria se reduce a aproximadamente 3 kg por medio de un cortador de

rifles. De esta muestra se retiran partculas al azar para llevarla exactamente a la masa especificada

(3 kg 5 g). Para cada ensayo se registra la masa cargada y los rpm reales. Una vez que el ensayo se

termina, el contenido del molino se retira para anlisis por tamizaje.

El producto del molino es tamizado en seco en una serie de tamices 2 , hasta 38 m. Desde estos datos se generan valores de t10, usando un programa que convierte la masa retenida en % acumulado

pasante e interpola los valores de t10 usando tcnicas de esplinas cbicas. El parmetro de abrasin

de la mena , ta se define como t10/10. El valor de ta puede ser 0.2 para menas muy duras y sobre 2

para menas muy blandas; un valor de ta de 0.88 indica una resistencia media a la abrasin.

La funcin de apariencia que resulta en la conminucin en un molino AG o un molino SAG es una

combinacin de las funciones de apariencia obtenidas por impacto y por abrasin.

4.2. Equipos de reduccin de tamao

El diseo de las mquinas de reduccin de tamao cambia marcadamente a medida que cambia el

tamao de las partculas. Virtualmente en todas las mquinas las fuerzas para ruptura son aplicadas

por compresin o impacto. Los productos en cada caso son similares y la diferencia entre las

108

mquinas est asociada principalmente con los aspectos mecnicos de aplicacin de la fuerza a los

varios tamaos de partculas.

Cuando la partcula es grande, la energa para fracturar cada partcula es alta aunque la energa por

unidad de masa es pequea. A medida que disminuye el tamao de la partcula, la energa para

fracturar cada partcula disminuye, pero la energa por unidad de masa aumenta con mayor rapidez.

Consecuentemente las chancadoras tienen que ser grandes y estructuralmente fuertes mientras que

los molinos deben ser capaces de dispersar energa en una gran rea.

4.2.1 Trituracin

La trituracin es la primera etapa de la reduccin de tamao. Generalmente es una operacin en

seco y usualmente se realiza en dos o tres etapas.

La trituracin se realiza mediante mquinas pesadas que se mueven con lentitud y ejercen presiones

muy grandes a bajas velocidades. La fuerza se aplica a los trozos de roca mediante una superficie

mvil o mandbula que se acerca y aleja alternativamente de otra superficie fija capturando la roca

entre 1as dos. Una vez que un roca grande se rompe, los fragmentos se deslizan por gravedad hacia

regiones inferiores de la cmara de trituracin hasta que son atrapados de nuevo entre las mandbulas

de la mquina y sometidas de nuevo a presiones sufriendo ruptura adicional.

Las chancadoras pueden clasificarse bsicamente de acuerdo al tamao del material tratado con

algunas subdivisiones en cada tamao de acuerdo a la manera en que se aplica la fuerza.

1. La chancadora primaria o gruesa trata el material que viene de la mina, con trozos mximos de

hasta 1.5 m (60") y lo reduce a un producto en el rango de 15 a 20 cm (6 a 8"). Normalmente

este material va a una pila de almacenamiento.

2. La chancadora secundaria toma el producto de la chancadora primaria y lo reduce a su vez a un

producto de 5 a 8 cm (2 a 3").

109

3. La chancadora terciaria toma el producto de la chancadora secundaria y lo reduce a su vez a un

producto de 1 a 1.5 cm (3/8 a 1/2") que normalmente va a una etapa de molienda.

En la trituracin primaria de menas se utilizan principalmente chancadoras de mandbula o

giratorias. En la trituracin secundaria se usan chancadoras giratorias o ms comnmente

chancadoras de cono, mientras que en la trituracin terciaria se utilizan casi universalmente

chancadoras de cono.

Cuando la mena a triturar es un material blando, hmedo o arcilloso se utilizan chancadoras de

impacto, como el molino de martillo (pueden usarse en los tres rangos de tamao).

Chancadoras primarias

Las chancadoras primarias se caracterizan por una aplicacin de fuerza con baja velocidad a

partculas que se ubican entre dos superficies o mandbulas casi verticales, que son convergentes

hacia la parte inferior de la mquina y que se aproximan y alejan entre s con un movimiento de

pequea amplitud que est limitado para evitar el contacto entre las mandbulas.

Como ya dijimos hay dos tipos principales de chancadoras primarias. Las chancadoras de mandbula

y las chancadoras giratorias. Las chancadoras de impacto, aunque tiene limitado uso como

chancadoras primarias, sern consideradas separadamente.

Chancadoras de mandbula

La caracterstica ms distintiva de este tipo de chancadoras es que tienen dos placas que se abren y

cierran como mandbulas de un animal. Las chancadoras de mandbula estn construidas en un

bastidor en forma de caja. Uno de los extremos de esta caja es una placa o mandbula fija y en el

otro extremo hay una placa mvil que es empujada contra la roca con enorme fuerza.

Generalmente el bastidor de la chancadora es fabricado de acero fundido a veces reforzado con

barras de acero y toda la cmara de trituracin, es decir ambas mandbulas y los dos lados laterales

110

estn equipados con revestimientos reemplazables. Estos revestimientos, que sufren casi todo el

desgaste, son generalmente de acero al manganeso.

Las chancadoras de mandbula se clasifican de acuerdo al mtodo de pivotar la mandbula mvil. En

la chancadora tipo Blake, la mandbula es pivotada en la parte superior y por lo tanto, tiene un rea

de entrada fija y una abertura de descarga variable. En la chancadora Dodge, la mandbula tiene el

pivote en la parte inferior, dando una rea de admisin variable pero un rea de descarga fija. La

chancadora Dodge est restringida a uso en laboratorio, donde se requiere exactitud en el tamao de

las partculas y nunca se usa para trabajo pesado porque se atora con facilidad. En la chancadora

tipo Universal, el pivote se ubica en el centro de la mandbula mvil. La Figura 4.12 ilustra

esquemticamente los distintos tipos.

Figura 4.12. Tipos de chancadoras de mandbula

Chancadora Blake de doble palanca: En este modelo, que se ilustra en las Figuras 4.13a y 4.13b, el

movimiento oscilante de la mandbula mvil es producido por el movimiento vertical de la biela.

Esta se mueve hacia arriba y hacia abajo bajo la influencia de la excntrica. La placa-palanca trasera

causa el movimiento lateral de la biela al ser empujada hacia arriba. Este movimiento se transfiere a

la placa-palanca frontal y sta a su vez hace que la mandbula mvil se cierre hacia la mandbula fija.

En forma similar, el movimiento hacia abajo de la biela permite que se abra la mandbula mvil.

111

(a)

(b)

Figura 4.13. Diagrama funcional (a) y seccin transversal (b) de una chancadora Blake de doble

palanca

Las caractersticas importantes de sta chancadora son:

1. Puesto que la mandbula tiene el pivote en la parte superior se mueve una distancia mnima en el

punto de entrada y un mximo en el punto de salida del material. Esta distancia mxima es la

amplitud del movimiento.

2. El desplazamiento horizontal de la mandbula mvil es mayor en la parte baja del ciclo de la biela

y disminuye progresivamente a travs de la mitad de subida del ciclo a medida que el ngulo entre la

biela y la palanca trasera se hace menos agudo.

3. La fuerza de trituracin es menor al comienzo del ciclo, cuando el ngulo entre las palancas es

ms agudo, y mayor en la parte superior del ciclo cuando se entrega la potencia total durante un

movimiento reducido de la mandbula.

Todas las chancadoras de mandbula se especifican de acuerdo al rea de la entrada es decir, la

distancia entre las mandbulas en la abertura de alimentacin, que se denomina "boca" y el ancho de

las placas (longitud de la abertura de admisin). Por ejemplo una chancadora de 30 x 48" tendr una

boca de 30" y un ancho de las placas de 48".

112

La chancadora de mandbula debe ser capaz de admitir el trozo ms grande de roca en la

alimentacin por lo que el tamao de su abertura de admisin debe ser lo suficientemente amplio.

Una regla prctica es que el espesor (dimensin menor) de las rocas en la alimentacin debera ser

menor que el 80% del tamao de la boca.

Angulo de mordida o ngulo de pellizco: El ngulo de mordida se define como el ngulo formado

entre las caras convergentes de las mandbulas en los puntos que aprisionan un trozo dado de roca.

Si las caras de las mandbulas son planas, el ngulo de mordida es el mismo a toda profundidad en la

cmara de trituracin; con caras curvadas, el ngulo es mnimo en la garganta (abertura de descarga)

y aumenta hacia arriba. Si el ngulo de mordida es demasiado grande, la componente vertical hacia

arriba de la fuerza aplicada puede superar la resultante de la componente hacia abajo del peso y las

fuerzas de friccin desarrolladas entre la roca y las mandbulas, lo que producir el deslizamiento

hacia arriba de la roca en vez de su fractura. En la prctica, el ngulo de mordida rara vez excede

24 y puede llegar incluso a 18. Debe destacarse que este ngulo cambia cada vez que se ajusta la

abertura de salida de la mquina.

Consideremos un trozo grande de roca que cae en la boca de una chancadora. La roca es comprimida

por la mandbula mvil contra la mandbula fija. La mandbula mvil se mueve con una velocidad

que depende del tamao de la mquina (de 100 rpm para una mquina de 50 x 84" a 300 rpm para

una mquina de 7 x 10") y del material que se est tratando. Esta velocidad est directamente

relacionada con la velocidad de cada de la roca a travs de la mquina. La roca cae hasta que es

detenida, la mandbula mvil se va cerrando, rpidamente al comienzo y luego ms lentamente, con

creciente fuerza hacia el final del avance. Las mandbulas se separan y los fragmentos caen.

Bsicamente debe darse tiempo para que la roca mordida en cada etapa pueda caer por gravedad a

una nueva posicin donde ser de nuevo mordida. Los fragmentos de roca, a medida que se rompen

continuarn cayendo a nuevos puntos de detencin hasta que finalmente se descargan. Durante cada

mordida de las mandbulas la roca aumenta en volumen debido a la creacin de intersticios entre

partculas. Adems, puesto que el mineral va cayendo a una regin de la cmara de trituracin de

seccin transversal gradualmente menor, se producira rpidamente atoramiento de la chancadora si

no fuera por el diseo del movimiento de la mandbula mvil cuya amplitud de oscilacin va en

aumento a medida que se desciende en la mquina. Esto acelera el material a travs de la

113

chancadora permitiendo su descarga a una velocidad suficiente para dejar espacio para el material

que va entrando por arriba. Este tipo de operacin se denomina trituracin libre y es opuesto a la

trituracin atorada (choked), que ocurre cuando el volumen de material que llega a una regin

particular de la cmara de trituracin es mayor que el que la deja. En la trituracin libre la ruptura

de las rocas se realiza nicamente por las mandbulas, mientras que en la trituracin atorada las

partculas se rompen entre s. Esta conminucin interpartcula puede llevar a una excesiva

produccin de finos y si el atorado es severo puede daarse la chancadora.

El tamao del producto de la chancadora es controlado por la mxima abertura de descarga, en

posicin abierta. Esta abertura puede ajustarse usando placas-palancas de la longitud adecuada. El

desgaste de las mandbulas produce un aumento de la abertura de descarga y sta debe regularse

peridicamente ajustando el colchn en que se asienta la placa-palanca trasera.

Puesto que las chancadoras de mandbulas trabajan solamente durante el avance de la mandbula, la

demanda de energa flucta. Para nivelar esta carga ellas estn provistas de pesados volantes para

almacenar energa en la parte ociosa del ciclo y entregarla en la parte productiva del ciclo. Como la

chancadora trabaja slo medio ciclo est limitada en capacidad por su peso y tamao. Debido a que

sufre en forma alternada carga y descarga de esfuerzos debe ser muy robusta y debe tener

fundaciones fuertes, para acomodar las vibraciones.

La amplitud del movimiento de la mandbula vara desde 3/8" en una mquina pequea a 21/2" en

una mquina grande. Adems del tamao de la mquina, la amplitud depende del material: es

mayor para materiales tenaces, plsticos y menor para niveles duros, frgiles. A mayor amplitud de

movimiento hay menos peligro de atoramiento porque el material sale con mayor rapidez. Esto es

compensado por el hecho que una amplitud de movimiento mayor tiende a producir ms finos, lo

cual inhibe la trituracin libre. Amplitudes de movimiento grandes tambin tienden a aumentar los

esfuerzos de trabajo de la mquina.

Tamaos y capacidad

La Tabla 4.2 muestra datos de catlogo de chancadoras tipo Blake de doble palanca con tamaos que

varan desde 10 x 20" a 66 x 84". Tambin se indica en esta tabla la capacidad aproximada de cada

114

mquina (con un material estndar) para diferentes aberturas de salida. La capacidad de una

chancadora vara con el tipo de material y con el grado de reduccin obtenido.

Tabla 4.2. Data from ManufacturersCatalogs on Jaw Crushers Blake (Double Toggle)

El grado de reduccin se acostumbra a medir por la razn de reduccin que es el cociente entre una

dimensin escogida de las partculas de alimentacin a la correspondiente de las partculas en el

producto triturado. Si la dimensin escogida es el espesor de la partcula ms grande en

alimentacin y producto el cociente se denomina razn lmite de reduccin y la mayor de que es

capaz una chancadora es aproximadamente 0.85 G/S0 , en que G es el ancho de la abertura de

admisin (boca) y S0 la abertura de descarga en posicin abierta. La razn lmite de reduccin en el

funcionamiento de chancadoras primarias es rara vez superior a 4 y, por regla general, tiene un valor

ms cercano a 3. El cociente entre el tamao del 80% de la alimentacin y el tamao del 80% del

Chancadoras Giratorias

Las chancadoras giratorias son usadas principalmente para trituracin primaria, aunque se fabrican

unidades para reduccin ms fina que pueden usarse para trituracin secundaria. La chancadora

115

giratoria (Fig. 4.14) consiste de un largo eje vertical o rbol que tiene un elemento de trituracin de

acero de forma cnica, denominado cabeza, el cual se asienta en un manguito excntrico. El rbol

est suspendido de brazos de fijacin, elemento conocido a veces como "araa" y a medida que gira,

normalmente entre 85 y 150 rev/min, describe una trayectoria cnica en el interior de la cmara de

trituracin (o casco), debido a la accin giratoria de la excntrica. Al igual que en la chancadora de

mandbula, el movimiento mximo de la cabeza ocurre cerca de la descarga. Esto tiende a aliviar el

atorado debido al hinchamiento, y la mquina trabaja bien en trituracin libre. El rbol est libre

para girar en torno a su eje de rotacin en el manguito excntrico, de modo que durante la trituracin

los trozos de roca son comprimidos entre la cabeza rotatoria y los segmentos superiores del casco, y

la accin abrasiva en direccin horizontal es despreciable.

En cualquier seccin cuadrada de la mquina hay en efecto dos mandbulas, abrindose y cerrndose.

Debido a que la chancadora giratoria tritura durante el ciclo completo, su capacidad es mayor que la

de una chancadora de mandbulas de la misma boca (puede aceptar la descarga de dos camiones

simultneamente) y generalmente se prefiere en aquellas plantas que tratan tonelajes grandes de

material. En minas que tienen velocidades de trituracin mayores a 1000 Ton/hr, se seleccionan

siempre chancadoras giratorias.

Las chancadoras giratorias grandes frecuentemente trabajan sin mecanismos de alimentacin y se

alimentan directamente por camiones. Si la alimentacin contiene demasiados finos puede que haya

que usar un harnero de preclasificacin (grizzly) pero la tendencia moderna en las plantas de gran

capacidad es trabajar sin grizzlies si el mineral lo permite. Esto reduce el costo de la instalacin y

reduce la altura desde la cual cae el mineral, minimizando as el dao a la "araa" de centrado.

116

Figura 4.14. Chancadora giratoria.

El casco exterior de la chancadora es construido de acero fundido o placa de acero soldada. La

superficie interior del casco est protegida con revestimientos o cncavas de acero al manganeso o

de hierro fundido blanco (Ni-duro) reforzado. Las cncavas estn respaldadas con algn material de

relleno blando, como metal blanco, zinc o cemento plstico, el cual asegura un asiento uniforme

contra la pared exterior de acero. La cabeza est protegida con un "manto" de acero al manganeso.

El manto est respaldado con zinc, cemento plstico, o, ms reciente, con resina epxica. El perfil

vertical de la cabeza con frecuencia tiene forma de campana para ayudar a la trituracin de material

que tiene tendencia al atorado. El manguito excntrico, en el cual calza el rbol es de acero fundido

con revestimientos reemplazables de bronce.

117

El tamao de las chancadoras giratorias se especifica por la boca (ancho de la abertura de admisin)

y el dimetro del manto. El ngulo de mordida en este tipo de chancadora es generalmente mayor

que en el de mandbulas, normalmente 25. La Tabla 4.3 muestra datos de catlogo de chancadoras

giratorias de eje corto que son las ms usadas en la actualidad. La potencia mostrada en la tabla es la

potencia de diseo o los mximos hp que pueden usarse con una chancadora especfica.

Comparacin entre chancadoras primarias

Al decidir entre una chancadora de mandbula y una giratoria para una aplicacin particular los

principales factores a considerar son el tamao mximo del mineral que deber tratar la chancadora

y la capacidad requerida. La chancadora giratoria en general se usa cuando se requiere alta

capacidad. Debido a que tritura durante el ciclo completo es ms eficiente que la chancadora de

mandbula. La chancadora de mandbula tiende a ser usada cuando la boca de la chancadora es ms

importante que la capacidad. Por ejemplo, si se requiere triturar material de cierto dimetro

mximo, entonces una giratoria que tenga el tamao de boca requerido tendr una capacidad

aproximada de tres veces la de una chancadora de mandbula de la misma boca. Esto se puede

apreciar comparando las reas de las aberturas de admisin y descarga de chancadoras de igual boca,

como se muestra en la Figura 4.15.

Figura 4.15. Comparacin de reas de admisin y descarga de chancadora giratoria de 48x70 y

chancadora de mandbula de 48x 60.

48

60 35

131

60

7

70

118

119

Si se requiere alta capacidad, entonces la chancadora giratoria es la ms adecuada. Sin embargo, si

se necesita una gran boca pero no mucha capacidad, entonces la chancadora de mandbula

probablemente ser ms econmica, ya que es una mquina ms pequea y la giratoria estara

corriendo ociosa la mayor parte del tiempo.

Los costos de capital y mantenimiento de una chancadora de mandbula son ligeramente menores

que los de una giratoria, pero estos pueden ser compensados por los costos de instalacin, que son

menores con la giratoria, puesto que ocupa cerca de 2/3 del volumen y tiene aproximadamente 2/3

del peso de una chancadora de mandbula de la misma capacidad. Las fundaciones de la chancadora

de mandbula necesitan ser ms robustas que aquellas de la giratoria debido a los esfuerzos

alternados de trabajo. El tipo de material a tratar puede determinar tambin el tipo de chancadora a

usar. Las chancadoras de mandbula se comportan mejor que las giratorias con materiales arcillosos,

plsticos, debido a su mayor amplitud de movimiento de la mandbula. Las giratorias han mostrado

ser particularmente adecuadas para material duro, abrasivo, y tienden a dar un producto ms cbico

que las chancadoras de mandbula si la alimentacin es laminada o alargada.

Chancadoras secundarias y terciarias

Las chancadoras secundarias son ms livianas que las mquinas primarias. Puesto que ellas toman

el producto triturado en la etapa primaria como alimentacin, el tamao mximo normalmente ser

menor de 6" y puesto que todos los constituyentes dainos en el mineral, tales como trozos

metlicos, madera, arcilla y barro han sido ya extrados, es mucho ms fcil de manejar. Las

chancadoras secundarias tambin trabajan con alimentacin seca y su propsito es reducir el mineral

a un tamao adecuado para molienda o para trituracin terciaria si es que el material lo requiere. La

mayor parte de la trituracin secundaria y terciaria (trituracin fina) de minerales se realiza con

chancadoras de cono, aunque tambin se usan rodillos de trituracin y molinos de martillo para

ciertas aplicaciones.

La chancadora de cono

La chancadora de cono es una chancadora giratoria modificada. La principal diferencia es el diseo

aplanado de la cmara de trituracin para dar alta capacidad y alta razn de reduccin del material.

120

El objetivo es retener el material por ms tiempo en la cmara de trituracin para realizar mayor

reduccin de ste en su paso por la mquina. El eje vertical de la chancadora de cono es ms corto y

no est suspendido como en la giratoria sino que es soportado en un soporte universal bajo la cabeza

giratoria o cono como muestra el diagrama de la Figura 4.16.

Figura 4.16. Corte funcional de una chancadora de cono.

Puesto que no se requiere una boca tan grande, el casco triturador se abre hacia abajo lo cual permite

el hinchamiento del mineral a medida que se reduce de tamao proporcionando un rea seccional

creciente hacia el extremo de descarga. Por consiguiente, la chancadora de cono es una excelente

trituradora libre. La inclinacin hacia afuera del casco permite tener un ngulo de la cabeza mucho

mayor que en la chancadora giratoria, reteniendo al mismo tiempo el mismo ngulo entre las

superficies de trituracin (ver Figura 4.17). Esto da a la chancadora de cono una alta capacidad,

puesto que su capacidad es proporcional al dimetro del cono.

Las chancadoras de cono se especifican por el dimetro del revestimiento del cono. Los tamaos

pueden variar desde 2 pies a 10 pies y tienen capacidades de hasta 3000 ton cortas/hora para

aberturas de salida de 21/2". El tamao del material en la descarga est controlado por la abertura de

descarga en su posicin cerrada.

121

Figura 4.17. Formas de la cabeza y del casco para a) chancadora giratoria y b) chancadora de cono.

La amplitud de movimiento de una chancadora de cono puede ser de hasta 5 veces la de una

chancadora primaria, que debe soportar mayores esfuerzos de trabajo. Tambin operan a mucho

mayor velocidad. El material que pasa a travs de la chancadora est sometido a una serie de golpes

tipo martillo en vez de una compresin lenta, como ocurre con la cabeza de la chancadora giratoria,

que se mueve lentamente.

La accin de alta velocidad permite a las partculas fluir libremente a travs de la chancadora y el

recorrido amplio de la cabeza crea una gran abertura entre ella y el casco cuando est en la posicin

completamente abierta. Esto permite que los finos sean descargados rpidamente, dejando lugar

para alimentacin adicional. La descarga rpida y caractersticas de no atoramiento de la chancadora

de cono permite una razn de reduccin en el rango 3-7:1, pero puede ser mayor en algunos casos.

La chancadora de cono Symons

Es el tipo ms comn de chancadora de cono en operacin. Es producida en dos tipos o formas:

cono estndar para trituracin secundaria normal y cabeza corta para trituracin terciaria. Ellas

difieren principalmente en la forma de las cavidades de trituracin. La chancadora de cono estndar

se ilustra en la Figura 4.18. Esta chancadora tiene un revestimiento escalonado lo cual permite una

alimentacin ms gruesa que la de cabeza corta. En stas mquinas el tamao de admisin es

relativamente grande, vara entre 4 a 25" en los modelos grandes de 7 pies, y entre 21/2 a 4" en los

modelos pequeos de 2 pies. El tamao del producto vara de 4" a 3/4" (100 mm a 19 mm) segn el

tamao de la mquina. Un valor tpico para una mquina de 7 pies es de 2"

122

Figura 4.18. Chancadora de cono estndar.

La chancadora de cono de cabeza corta que se muestra en la Figura 4.19 normalmente se usa en

trituracin terciaria o en una cuarta etapa de trituracin. Sin embargo, es posible usarla a veces en

trituracin secundaria.

Figura 4.19. Chancadora de cono de cabeza corta.

123

La chancadora de cono de cabeza corta tiene un ngulo de cabeza ms agudo que la estndar, lo cual

ayuda a prevenir atoramiento debido al material ms fino que trata. Tambin tiene una abertura de

alimentacin ms pequea (mximo alrededor de 10" o 25 cm), una seccin paralela mayor en la

seccin de descarga, y entrega un producto de 1/8" a 1" (3 mm a 25 cm).

La seccin paralela entre los revestimientos de la zona de descarga es una caracterstica de todas las

chancadoras de cono y se incorpora para mantener un control estrecho del tamao del producto. La

razn de reduccin en este tipo de chancadora vara normalmente entre 4:1 a 6:1.

Las chancadoras de cono se pueden equipar con varios diseos de la cavidad de trituracin,

adaptadas a varios tipos de alimentacin: fina, media gruesa y extra gruesa. Al seleccionar el tipo de

cavidad debe cuidarse de obtener un diseo que permita que los tamaos mayores de la alimentacin

entren a la chancadora en suficiente volumen a travs de la vida de desgaste de los revestimientos.

Puesto que la trituracin ms eficiente ocurre cuando la alimentacin recibe 4 a 5 golpes en su paso

por la cavidad, es importante seleccionar un diseo que permita reduccin tanto en la porcin

superior de la cavidad como en la zona paralela. En otras palabras una abertura muy grande

impedir la trituracin en la zona superior y puede producir un consumo excesivo de potencia.

Como la velocidad de alimentacin es gobernada por el consumo de potencia, una cavidad incorrecta

puede reducir la capacidad, y en ocasiones crear mantenimiento innecesario. Por otro lado, si la

cavidad slo acepta la alimentacin cuando los revestimientos estn nuevos, pero a medida que se

desgastan la abertura se va cerrando, reduciendo la velocidad de alimentacin, entonces se requiere

una cavidad ms eficiente. Puesto que no hay dos menas iguales, a lo largo de los aos se han ido

desarrollando un gran nmero de diseos de cavidades.

La Tabla 4.4 muestra datos de catlogo de chancadoras de cono estndar operando en circuito

abierto y la Tabla 4.5 datos de chancadoras cabeza corta operando en circuito abierto y cerrado. La

Figura 4.20 indica la nomenclatura usada en las tablas.

124

Tabla 4.4. Capacities of Symonds Standard Cone Crushers - Open Circuit Operations

125

126

La chancadora secundaria normalmente trabaja en circuito abierto pero a veces es recomendable

harnear el material antes de pasar por la chancadora, para eliminar aquella parte de la alimentacin

que ya cumple con las exigencias de tamao del producto. Esto se recomienda en general cuando la

alimentacin contiene ms de 25% de material menor que la abertura de salida de la chancadora.

Una caracterstica importante de estas mquinas es que el casco es mantenido abajo por un sistema

anular de resortes o por un mecanismo hidrulico. Esto permite que el casco ceda si entra a la

cmara de trituracin algn material muy duro (por ejemplo trozos de acero) permitiendo que el

objeto duro pase. Si los resortes estn trabajando continuamente, como puede ocurrir con menas que

contienen partculas muy duras, se permitir que material sobretamao escape de la chancadora.

Esta es una de las razones para usar circuito cerrado en la etapa final de trituracin.

La abertura de descarga puede cambiarse o ajustarse por desgaste del revestimiento en forma fcil

apernando el casco hacia arriba o hacia abajo por un sistema de cabestrante y cadena o por ajuste del

sistema hidrulico. Esta abertura se chequea peridicamente dejando caer pesos de plomo en la

cmara de trituracin y midiendo su dimetro al salir.

Chancadoras de rodillo

Las chancadoras de rodillos o rodillos de trituracin tienen una aplicacin til en el caso de

materiales desmenuzables, pegajosos, congelados y alimentaciones poco abrasivas como caliza,

carbn, tiza, yeso, fosfato y menas blandas de hierro. Las chancadoras de mandbula y giratorias

tienen tendencia a atorarse cerca de la descarga cuando tratan menas desmenuzables, con una gran

proporcin de partculas de tamao mximo en la alimentacin.

El modo de operacin de las chancadoras de rodillo es extremadamente simple (Figura 4.21). La

mquina consiste de dos cilindros horizontales que giran uno en direccin al otro. Al revs que con

las chancadoras giratorias donde la reduccin es progresiva por presiones repetidas, el proceso en los

rodillos es una sola presin. El tamao del producto terminado est controlado por la abertura entre

las dos superficies de trituracin.

127

Figura 4.21. Chancadora de rodillos lisos.

Las chancadoras de rodillo se fabrican tambin con un slo cilindro rotatorio que gira hacia una

placa fija. Otras chancadoras usan 3, 4 o 6 cilindros, aunque las mquinas con ms de 2 rodillos

son raras en las plantas modernas de procesamiento de minerales.

Para trituracin fina normalmente se usan rodillos lisos mientras que la trituracin gruesa

frecuentemente se realiza con rodillos con superficies corrugadas o con dientes dispuestos de modo

alternado. La principal aplicacin es la trituracin gruesa de menas blandas y pegajosas de hierro,

caliza, carbn, etc. Para material de tamao 40 cm se usan rodillos de 1 m de dimetro.

El desgaste de la superficie de los rodillos es muy alto y a menudo tienen recubrimientos

reemplazables de acero al manganeso. La alimentacin debe repartirse uniformemente sobre el

ancho completo de los rodillos para producir desgaste uniforme. Un mtodo simple es usar una

correa de alimentacin del mismo ancho que los rodillos.

La capacidad de los rodillos se puede calcular en trminos de la cinta de material que pasar el

espacio entre los rodillos. As, la capacidad terica es igual a:

128

Capacidad = 188.5 NDWsd (kg/h)

donde N es la velocidad de los rodillos (rev/min)

D es el dimetro de los rodillos (m)

W es el ancho de los rodillos (m)

s es la gravedad especifica de la mena (kg/m3)

d es la distancia entre los rodillos (m)

En la prctica, debido a los espacios entre las partculas, prdida de velocidad al agarrar la

alimentacin, etc., la capacidad real es generalmente alrededor de 25% de la terica.

El rango de tamaos de las chancadoras de rodillo es:

Dimetro de los rodillo: 60 cm a 2 m

Ancho de los rodillos: 30 cm a 0.9 m

Velocidad de los rodillos: 50 a 300 rpm

Tamao de alimentacin: 1/2 a 3

Tamao del producto: 1/2 a malla 20

Chancadoras de impacto

En esta clase de chancadora, la reduccin de tamao es por impacto en vez de compresin, por

rpidos golpes aplicados a alta velocidad a la roca en cada libre. Poseen una serie de martillos

acoplados a un disco rotor. Estos martillos transfieren parte de su energa cintica a las partculas

que se ponen en contacto con ellos. Las partculas producidas por el impacto con los martillo

impactan posteriormente contra placas de ruptura. Choques entre partculas tambin contribuyen al

proceso de reduccin de tamao.

Hay una importante diferencia entre el estado del material triturado por presin y por impacto. En el

material triturado por presin hay esfuerzos internos que pueden causar el agrietamiento del material

en un tiempo posterior. El impacto causa fractura inmediata sin esfuerzos residuales. Esta

129

condicin libre de esfuerzos es particularmente valiosa en el caso de rocas usadas para construccin,

edificaciones y caminos, en los cuales se agregan subsecuentemente agentes ligantes a la superficie,

tales como betumen. Por consiguiente, las chancadoras de impacto tienen mayor uso en las canteras

que en la industria minera aunque pueden usarse en estas ltimas con menas que tienden a ser

plsticas cuando la fuerza se aplica lentamente, como ocurre con las chancadoras de mandbula y

giratorias. Estos tipos de mena tienden a ser frgiles cuando la fuerza se aplica en forma instantnea

con chancadoras de impacto.

La Figura 4.22 muestra un corte a travs de un molino de martillos tpico. Los martillos son de

acero al manganeso o ms recientemente, hierro fundido nodular conteniendo carburo de cromo, el

cual es extremadamente resistente a la abrasin. Las placas de ruptura son del mismo material.

Figura 4.22. Molino de martillos

Una partcula que entra en la zona de trituracin es golpeada por los martillos y se rompe. Los trozos

son proyectados contra la placa estacionaria situada dentro de la cmara de trituracin y se rompen

130

en otros fragmentos. Finalmente las partculas son pulverizadas por los martillos y son impulsadas a

travs de una rejilla o tamiz que cubre la abertura de descarga.

Los martillos generalmente estn pivotados de modo que pueden dejar paso libre al material

sobretamao o trozos de metales que entren a la cmara de trituracin. Martillos pivotados tienden a

ejercer menos fuerza que si estuvieran unidos rgidamente, de modo que tienden a usarse en

chancadoras de impacto ms pequeas o para triturar material ms blando. La salida del molino es

perforada, de modo que el material que no se rompe al tamao requerido es retenido y levantado de

nuevo por el rotor para ser impactado de nuevo.

Este tipo de mquina esta diseada para impartir a las partculas velocidades del orden de la de los

martillos. La fractura se debe a la severidad del impacto inicial o al impacto subsiguiente con la

pared o con la rejilla. Como las partculas adquieren alta velocidad mucha de la reduccin de

tamao es por atricin es decir ruptura de partcula en partcula y esto conduce a poco control en el

tamao del producto y una proporcin de finos mucho ms alta que con las chancadoras por

compresin.

Los martillos pueden pesar hasta 100 kg y pueden trabajar con alimentaciones de hasta 8". El tamao

del producto es entre 1 a 20 mallas. La velocidad del rotor vara entre 500 a 3000 rev/min. Debido a

la alta velocidad de desgaste de estas mquinas su uso est limitado a materiales relativamente no

abrasivos. En general slo pueden triturarse econmicamente material de dureza de Mohs menor a 3.

Tienen gran uso en trituracin de caliza y de carbn. Una gran ventaja para las canteras es el hecho

que producen un muy buen producto cbico.

Chancadoras rotatorias (molinos) de impacto

Para trituracin ms gruesa se usan las chancadora rotatorias de impacto con martillos fijos, tambin

conocidad como molinos de impacto (Figura 4.23). Estos se parecen a los molinos de martillo pero

no tienen rejilla o tamiz en la descarga, por lo tanto, las partculas se rompen exclusivamente por

impacto, sin la accin secundaria de pulverizacin caracterstica de los molinos de martillo. En estas

mquinas el material cae tangencialmente sobre un rotor que gira a 250-500 rev/min, recibiendo un

131

rpido impulso que los enva girando hacia las placas de impacto. Los trozos fracturados que pueden

pasar por la separacin entre el rotor y la placa de ruptura entran a una segunda cmara creada por

otra placa de ruptura, donde la separacin es menor, y a continuacin en una tercera cmara. Este es

el camino de trituracin que est diseado para reducir los trozos alargados y producir partculas

cbicas.

La chancadora rotatoria de impacto da un control mucho mayor del tamao del producto que el

molino de martillos, porque hay menos atricin. La forma del producto se controla ms fcilmente y

se ahorra energa al sacar las partculas una vez que han alcanzado el tamao requerido.

Figura 4.23. Chancadora rotatoria (o molino) de impacto.

Las chancadoras de impacto grandes reducirn menas con trozos de hasta 1.5 m a 8", con

capacidades de 1500 a 3000 Ton/hora. Puesto que ellos dependen de altas velocidades para triturar,

el desgaste es mayor que para chancadoras giratorias o de mandbula. Por lo tanto, las chancadoras

de impacto no deberan usarse en menas que contengan ms de 15% de slice. Sin embargo, son una

buena eleccin para trituracin primaria cuando se requieren altas razones de reduccin (la razn de

132

reduccin puede llegar hasta de 40: 1), un alto porcentaje de finos, y la mena es relativamente no

abrasiva.

Circuitos de Trituracin

Por lo general la etapa de trituracin produce un producto 3/4" o incluso - 1/2". Si la etapa de

trituracin tiene como objetivo alimentar un circuito de molienda convencional, se trata de obtener

un producto del menor tamao posible debido a que los costos de la trituracin son

considerablemente menores que los costos de molienda convencional. Para lograr el grado de

reduccin deseada del material normalmente es necesario 3 y a veces 4 etapas de trituracin.

Aun cuando una chancadora tiene la capacidad de alcanzar una alta razn de reduccin normalmente

es ms eficiente hacer funcionar la chancadora con una abertura de salida ajustada a un valor medio

en vez de escoger la posicin ms cerrada, la cual ofrece la razn de reduccin ms alta. La principal

consideracin para maximizar la produccin en cada etapa de trituracin es el uso eficiente de la

energa.

En la descripcin dada anteriormente de los distintos tipos de chancadoras vimos que cada tipo de

chancadora tiene un rango de aberturas de salida con las cuales puede operar. En un circuito de

trituracin el rango de tamaos de alimentacin y producto para cada etapa se superpone en cierta

medida con los rangos de las etapas anteriores y posteriores. Esto permite cierta flexibilidad en el

ajuste de cada etapa para obtener una produccin ptima del sistema completo.

Para alcanzar el trabajo de reduccin mximo, cada chancadora debe mantenerse trabajando a plena

capacidad. La capacidad puede estar limitada volumtricamente en el caso de menas blandas y por

la potencia que puede aplicarse en el caso de menas duras.

El uso de mecanismo hidrulicos para chequear y controlar las aberturas de salida de las chancadoras

desde una sala de control central proporciona al operador un medio para mantener la eficiencia

global del circuito.

133

El harneado es tambin de gran importancia para el xito del circuito de trituracin. El objetivo no

es solamente la trituracin de la mena sino la obtencin de un producto con el tamao apropiado y

obtenido con la mxima eficiencia. Una cantidad suficiente de harneros vibratorios y la utilizacin

completa del rea total que ellos tienen es un factor importante para producir el tamao y tonelaje

requerido del circuito de tritutacin.

Generalmente la planta de trituracin fina (secundaria y terciaria) se encuentra ubicada en forma

separada de la chancadora primaria y con una pila de almacenamiento de mineral entre ambos. La

operacin de la planta de trituracin fina es en gran medida independiente del funcionamiento de la

chancadora primaria.

La tendencia actual en el diseo de plantas de trituracin fina es la disposicin horizontal, con todas

las chancadoras en un mismo piso. Las Figuras 4.24 y 4.25 muestran circuitos tpicos de este tipo.

Fig.4.24. Circuito de trituracin en tres etapas para alimentacin molino de bolas

134

Fig.4.25. Circuito de trituracin en tres etapas para alimentar un molino de barras.

Se utilizan correas para el transporte de mineral desde la pila de almacenamiento de mineral a la

planta de trituracin fina como tambin en el interior de sta. En el circuito de la Figura 4.24 se usa

un harnero de preclasificacin antes de la chancadora secundaria. Cuando la alimentacin a la planta

de trituracin fina contiene menos de 15% de material que cumple con las exigencias de salida del

circuito, se pueden eliminar los harneros de preclasificacin sin efectos adversos en la chancadora.

En ambos circuitos las chancadoras terciarias operan en circuito cerrado.

Las ventajas de este tipo de circuito son:

a) La expansin de la planta es fcil si se ha considerado esta posibilidad en el diseo

original.

b) Los equipos principales son fcilmente accesibles a la gra para mantenimiento.

c) Los buzones previos a la tercera etapa de trituracin permiten cierto intervalo de tiempo para

ajuste ya sea manual o automtico de la alimentaci6n a las chancadoras, lo cual resulta en alta

productividad de stas.

d) Durante el mantenimiento de unidades individuales slo es necesario parar una chancadora de

modo que la alteracin de la operacin es mnima.

135

4.2.2. Molienda

La molienda es la ltima etapa del proceso de conminucin, en esta etapa las partculas se reducen

de tamao por una combinacin de impacto y abrasin, ya sea en seco o como una suspensin en

agua. La molienda generalmente se realiza en molinos de forma cilndrica o cilindrico-cnica que

giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda

conocidos como "medios de molienda" - los cuales estn libres para moverse a medida que el molino

gira produciendo la conminucin de las partculas de mena. La molienda puede dividirse en:

molienda convencional y molienda autgena o semiautgena.

La molienda convencional corresponde a la reduccin de tamao de menas que provienen de un

circuito de trituracin fina y que tienen tpicamente tamaos menores a 3/4 o menores que 1/2. Se

realiza en molinos rotatorios que usan como medios de molienda barras de acero, bolas de acero,

trozos de materiales cermicos, o trozos de roca dura.

La molienda autgena (AG) o semiautgena (SAG) trata material grueso, generalmente 8, que

proviene de la descarga de una chancadora primaria. Esta molienda se realiza en molinos rotatorios

de gran dimetro y utiliza como principal medio de molienda la mena misma, exclusivamente en el

caso de molienda AG, o complementada con una pequea cantidad de bolas de acero en el caso de

molienda SAG.

El propsito de la molienda es ejercer un control estrecho en el tamao del producto y, por esta

razn, frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de un buen procesamiento del

mineral.

Por supuesto, una submolienda de la mena resultar en un producto que es demasiado grueso, con un

grado de liberacin demasiado bajo para una separacin eficiente mineral-ganga, obtenindose una

recuperacin y una razn de enriquecimiento bajos en la etapa de concentracin. Sobremolienda

innecesaria reduce el tamao de las partculas bajo el tamao requerido para su concentracin ms

eficiente. Adems se pierde mucha energa, que es cara, en el proceso. Es importante destacar que

la molienda es la operacin ms intensiva en energa del procesamiento del mineral, por lo tanto, la

mena no debera molerse ms de lo que es justificable econmicamente.

136

Molinos convencionales

Los molinos convencionales ms comunes son los molinos de barras y los molinos de bolas. Estos

molinos se caracterizan porque usan como medios de molienda, cuerpos de acero (barras o bolas)

que son grandes y pesados en comparacin con las partculas de mena pero pequeos en

comparacin al dimetro del molino. Estos cuerpos de molienda ocupan menos de la mitad del

volumen interno del molino y constituyen la mayora de la masa en el interior del molino. Las

partculas de mena, ya sea como polvo seco o como una pulpa espesa, esencialmente llenan los

intersticios entre los medios de molienda.

Movimiento de la carga en molinos rotatorios

Cuando el molino gira, los medios de molienda son levantados en el lado ascendente del molino

hasta que se logra una situacin de equilibrio dinmico 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

4.26. Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino

rotatorio: a) rotacin alrededor de su propio eje, b) cada en cascada, donde los medios bajan

rodando por la superficie de los otros cuerpos y c) cada en catarata que corresponde a la cada libre

de los medios de molienda sobre el "pie" de la carga.

Figura 4.26. Movimiento de la carga en un molino rotatorio

137

La magnitud del levantamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de

rotacin 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

conminucin que ocurre es principalmente abrasiva. Esta cada en cascada produce molienda ms

fina, con gran produccin 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

parbolas antes de aterrizar en el "pie" de la carga. Esta cada en catarata produce conminucin por

impacto y un producto ms grueso con menos desgaste del revestimiento.

Parmetros de operacin en molinos rotatorios

Velocidad crtica: La velocidad crtica del molino es la velocidad mnima a la cual la capa exterior

de medios de molienda se adhiere a la superficie interior del cilindro debido a la fuerza centrfuga.

A esta velocidad la fuerza centrfuga es justo balanceada por el peso de los medios de molienda y es

expresada por:

D63.76

'dD63.76Nc

=

donde

d' es el dimetro del medio de molienda en pies, generalmente se puede despreciar frente a D.

D es el dimetro interior del molino, en pies.

Nc es la velocidad crtica en RPM.

Si el dimetro del molino y de los medios de molienda se expresan en metros, la frmula de la

velocidad crtica queda:

RPM,dD

2.42Nc

=

La velocidad de los molinos normalmente se expresa como porcentaje de la velocidad crtica y el

rango de operacin es de 50 - 90% de Nc.

138

La decisin acerca de la velocidad de operacin del molino es afectada por consideraciones

econmicas. La cada en catarata que se produce a alta velocidad convierte la energa potencial del

medio en energa cintica de impacto en el pie de la carga y no produce tanto material muy fino

como la molienda abrasiva producida por la cada en cascada a velocidades menores. Sin embargo,

es esencial que el medio en catarata caiga sobre la carga del molino y no directamente en el

revestimiento lo que aumentara excesivamente el consumo de acero. La mayor parte de la molienda

ocurre en el pie de la carga, pero tambin la carga ubicada en los intersticios del medio en cascada

recibe el golpe transmitido.

Fraccin de llenado (Vp): Es la fraccin (o %) del volumen interno del molino ocupada por medios

de molienda en reposo. Normalmente vara entre 35 a 45 % dependiendo del tipo de molino.

Carga de polvos (fc): Es la fraccin del volumen interno el molino ocupado por el lecho de polvo.

Con el fin de relacionar la carga de polvos con la carga de medios de molienda, el volumen aparente

de la carga de polvos se compara con la porosidad nominal del lecho de medios de molienda,

mediante la variable U.

moliendademediosdelechoelencoshuedeVolumen

partculasdelechodelVolumenU =

En un molino de bolas U normalmente vara entre 0.6 a 1.1.

Caractersticas de los molinos rotatorios

Estructuralmente, todos los molinos consisten de un tambor cilndrico, con revestimientos

reemplazables, y una carga de medios de molienda. El tambor es soportado en muones huecos, fijos

a las paredes laterales, de modo que puede girar en torno a su eje. La longitud del molino, junto con

el dimetro, determina el volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

139

La mena normalmente se alimenta continuamente al molino a travs del mun de un extremo, y el

producto molido sale por el otro mun, aunque en ciertas aplicaciones, el producto puede dejar el

molino a travs de un numero de puertas espaciadas en la periferia del casco.

Casco: El casco del molino est diseado para soportar impactos y carga pesada, y est construido de

placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para sacar los pernos que sostienen el

revestimiento o forros. Normalmente el casco tiene 1 o 2 aberturas de acceso. Para conectar las

cabezas de los muones, el casco tiene grandes bridas de acero generalmente soldados a los

extremos de las placas del casco, las cuales tienen perforaciones para apernarse a las cabezas.

Extremos: Los extremos del molino, o cabezas de los muones pueden ser de hierro fundido gris o

nodular para dimetros menores de 1 m. Cabezas ms grandes se construyen de acero fundido, el

cual es relativamente liviano y puede soldarse. Las cabezas son nervadas para reforzarlas.

Revestimientos. Las caras de trabajo internas del molino tienen placas de revestimientos

reemplazables que estn sujetos a los extremos del tambor y al casco por pernos de acero aleado.

Estos revestimientos deben soportar impacto, ser resistentes a la abrasin, y promover el

movimiento ms favorable de la carga. Generalmente son de acero al manganeso o acero al cromo-

molibdeno. Los extremos de los molinos de barras tienen revestimientos planos de forma

ligeramente cnica para inducir el centrado y accin rectilnea de las barras. Los extremos de los

molinos de bolas generalmente tienen nervaduras para levantar la carga con la rotacin del molino.

Ellos impiden deslizamiento excesivo y aumentan la vida del revestimiento. Generalmente estn

hechos de hierro fundido blanco aleado con nquel (Ni-duro) y otros materiales resistentes a la

abrasin, como goma. Los revestimientos de los muones son diseados para cada aplicacin y

pueden ser cnicos, planos y con espirales de avance o retardo. Generalmente se fabrican de hierro

fundido duro o acero fundido aleado, generalmente con un revestimiento interno de goma pegado a

la superficie interna para aumento de su vida til.

Los revestimientos del casco pueden tener elevadores de variadas formas, los ms comunes son

ondas, Lorain, escalonados y ship-lap (ver Figura 4.27)

140

Figura 4.27. Revestimientos