Curso Metalurgia 1 Capitulo III 2011 Verano[1]

CAPITULO III

CONMINUCION DE MINERALES

Acarreo y Transporte

CONMINUCIÓN DE MINERALES

• Termino utilizado para indicar la reducción de tamaño de un material.

• Se aplica sin importar el mecanismo de fractura involucrado.

• Los mecanismos puede ser: compresión lenta, impactos de alta velocidad, abrasión y esfuerzos de corte o cizalla.

• Los minerales salen de la mina con tamaños muy diversos y la mayor parte con una medida mucho a la deseada para el procesamiento.

• Por ello es necesario su reducción de tamaño.

• Además de la reducción de tamaño, se trata de conseguir partículas con una forma determinada.

• No es un proceso mecánico solamente.• Es un proceso cinético con efectos moleculares

ordinarios y químicos que tienen gran influencia.• Comprende dos clases de operaciones:

– Trituración o chancado.– Molienda

• Cada una de ellas comprende varias etapas.• Representa el mayor porcentaje en los costos de

procesamiento del mineral.


ENERGÍA PARA LA REDUCCIÓN

• Aplicar energía ocasiona los siguientes cambios:– El esfuerzo distorciona las partículas del mineral; la energía

aplicada se almacena en el sólido.– A mayor fuerza, la carga energética crece hasta su límite

elástico; se produce la fractura y se crea nuevas superficies.– La energía en exceso almacenada en el sólido se libera en

forma de calor.

• La cantidad de energía usada para formar nuevas superficies es una pequeña proporción de la energía total almacenada en las partículas.

• Dicha energía se considera inferior al 2%.

• Rittinger formuló la primera teoría en el año 1876.• Considera la energía necesaria para producir la

ruptura de sólidos ideales, cuando alcanzan su deformación crítica o límite de ruptura.

• La energía para la reducción es proporcional a la nueva superficie creada (D2).

• Su aplicación es bastante exacta en la trituración de partículas intermedias.

• Pero hay discrepancia con los resultados reales para tamaños finos.

LEY DE RITTINGER

LEY DE KICK

• Kick estableció la segunda ley en el año 1885.• La energía para producir cambios análogos en el tamaño

de cuerpos geométricamente similares, es proporcional al volumen de los cuerpos (D3).

• Así igual monto de energía produce igual cambio geométrico en el tamaño del sólido.

• Asume que la energía usada en la fractura de un sólido ideal, es sólo la necesaria para deformar el sólido hasta su límite de ruptura, despreciando la energía adicional para producir la misma.

• Su aplicación se confirma para trituración gruesa.

LEY DE BOND• Bond publica la tercera ley en 1951 y es la que mejor se

adapta a la realidad.• La energía necesaria es proporcional a la nueva longitud de

fisura creada:

• Donde:– W: Consumo energético en kWh/ TC mineral tratado.

– d80: Tamaño 80% pasante producto (mm).

– D80: Tamaño 80% pasante alimentación (mm).

– Wi: Work índex (Índice de Trabajo o Índice de Bond).

8080

iD

1

d

110.WW

INDICE DE TRABAJO DE MINERALES

MATERIAL WikW-h/TC

MATERIAL WikW-h/TC

Vidrio 3.39 Mineral de cobre 14.44

Baritina 6.86 Clinker de cemento 14.84

Arcill 7.81 Granito 15.83

Galena 10.68 Mineral de oro 16.31

Roca fosfatada 11.14 Taconita 16.36

Carbón mineral 12.51 Mineral de hierro 16.98

Mineral de plomo 12.54 Lutita 19.91

Caliza 12.77 Basalto 22.45

Feldespato 12.84 Esmeril 64.00

Cuarzo 14.05 Mica 148.00

LEYES ENERGÉTICAS

• Las leyes constituyen solo una aproximación, a pesar del progreso logrado en los últimos años.

• La resistencia a la fragmentación del mineral tiene una gran influencia en la cantidad de energía consumida.

• Esta resistencia es un componente complejo que depende de las distintas propiedades mecánicas del mineral como:– Dureza– Tenacidad– Resistencia a la compresión y abrasividad.

TRITURACIÓN DE MINERALES

Tamizado

Chancado Secundario

Chancado Terciario

Tamizado

Tamizado

Mineral de Mina

Mineral Triturado

Chancado Primario

Mineral rechazado por el tamiz

Tamaño mayor a la abertura



Mineral que pasa el tamiz de barras

paralelasTamaño menor a la abertura del grizzly

ETAPAS DE LA REDUCCIÓN DE TAMAÑO

Etapa Sub-etapa

Tamaño Consumoenergía (KWh/TC)

Alimentación Producto

Primario 48 pulg. 16 pulg. 0,3 – 0,4

Chancado Secundario 16 pulg. 4.5 pulg. 0,3 - 2

Terciario 4.5 pulg. 1 pulg. 0,4 – 3

Primaria 1 pulg. 3600 μm 3 – 6

Molienda Secundaria 3600 μm 300 μm 4 – 10

Terciaria 300 μm 20 μm 10 - 30

ETAPAS DE LA TRITURACIÓN DE MINERALES

TRITURACION PRIMARIA

• Primera etapa de reducción de tamaño.• Fragmenta el mineral extraído de la mina.• El tamaño inicial del mineral depende del tipo de

minado, transporte y escala de la explotación.• Las triturados o chancadoras producen altas

compresiones a baja velocidad.• Los factores más importantes para seleccionar la

trituradora primaria son:– Tamaño de la alimentación.– La capacidad de procesamiento (TM/h).

• Operan en circuito abierto.

Alimentación a la Chancadora Primaria

CHANCADORA DE MANDÍBULAS

• También llamada trituradora de quijadas.• Formada por dos mandíbulas dispuestas una

enfrente de la otra en forma de V.• Una mandíbula es fija y la otra es móvil.• Revestidas de acero al manganeso.• La móvil se acciona por un movimiento de

oscilación generado por medio de una biela excéntrica y placas de articulación.

• El acercamiento de la mandíbula móvil a la fija comprime el mineral entre ellas, fragmentándolo.

• El alejamiento de la mandíbula móvil permite que el mineral descienda por la cámara de trituración.

• Existen dos tipos: Dodge y Blake (universal).

Chancadora de Mandíbulas Dodge

Chancadora de Mandíbulas Blake

Minerales Sulfurados de Cobre

OPERACIONES DE REDUCCION DE TAMAÑO

• Los minerales salen de la mina con tamaños muy diferentes.

• Algunos de ellos con una medida mucho mayor a la deseada para el procesamiento.

• Por ello es necesario su reducción de tamaño.• Para solucionar este problema se utilizan las

operaciones de trituración y molienda. • En ellas se dan los fenómenos de reducción de

tamaño y en muchos casos también se le da una cierta forma a la roca.

OPERACIONES DE REDUCCION DE TAMAÑO

• La reducción de tamaño comprende dos clases de operaciones:– Trituración o chancado– Molienda.

• En general cada una se realiza en varios etapas.• Entre ellas se instalan procesos de clasificación. • La conminución no es solo un proceso mecánico.• También es un proceso cinético cuyos efectos

moleculares ordinarios y químicos influyen de forma importante.


• Es la reducción de tamaño del mineral mediante cualquier mecanismo de fractura.

• Existe una variedad de mecanismos de fractura para realizar la fragmentación del mineral: – Compresión lenta.– Impactos de alta velocidad.– Esfuerzos de corte o cizalla.– Abrasión

• Requiere inversión alta.• Representa el mayor porcentaje en los costos de

procesamiento del mineral.


Principales objetivos de la reducción de tamaño:• Producir un mineral con características de

tamaño deseables para su posterior manejo, procesamiento y almacenamiento.

• Lograr la liberación de las especies comerciales desde una matriz formada por minerales de interés económico y ganga.

• Promover reacciones químicas rápidas a través de la exposición de una gran área superficial.

• Satisfacer requerimientos de mercado.

LEYES ENERGÉTICAS DE REDUCCION • La cantidad de energía teórica necesaria para la

reducción de fragmentos de roca es uno de los aspectos más importantes en la reducción.

• Las partículas del mineral alimentado, primero son distorsionadas por el esfuerzo y la energía aplicada es almacenada en el sólido.

• Al aplicar más fuerza, las partículas aumentan su carga de energía hasta su limite elástico, así se produce la fractura y se crea nuevas superficies.

• Formadas las nuevas superficies, la energía en exceso almacenada en el sólido se libera en forma de calor.

LEYES ENERGÉTICAS DE REDUCCION • El monto de energía usada para la formación de

nuevas superficies es una pequeña proporción de la energía total almacenada en las partículas.

• Dicha energía se considera inferior al 2%, por ello las nuevas superficies se usan como medida de la energía en los procesos de conminución.

• Rittinger formuló la primera teoría en el año l 876.• La energía necesaria para la reducción de tamaño

es proporcional a la nueva superficie creada. • Su aplicación es bastante exacta en la trituración

media, pero hay discrepancia con los resultados reales para tamaños finos.

LEYES ENERGÉTICAS DE REDUCCION

• Kick en 1885 brinda su teoría: la energía necesaria para la reducción de tamaño es proporcional a la reducción de volumen de las partículas.

• Su aplicación se confirma para trituración gruesa.• En 1951 Bond publica la Tercera Teoría que es un

ensayo matemático intermedio que no relaciona la energía a D2 (Rittinger) ni a D3 (Kick) sino a D2.5.

• Esta teoría parece acercarse más a la realidad que la de sus antecesores, sin embargo no se aplica a todos los materiales homogéneos.

• Las leyes constituyen solo una aproximación.

LEYES ENERGÉTICAS DE REDUCCION

• Es la teoría que mejor se adapta a la realidad. • La energía necesaria para la reducción de tamaño

es proporcional a la nueva longitud de fisura creada. Su fórmula es la siguiente:

• Donde:– W: Consumo energético en kWh/ TC mineral tratado.– d80: Tamaño 80% pasante producto (mm).– D80: Tamaño 80% pasante alimentación (mm).

– Wi: Work índex (Índice de Trabajo o Índice de Bond).

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ÍNDICE DE MOLTURABILIDAD DE MATERIALES

Baritina......................4.73 Yeso..........................6.73 Fluorita......................8.91 Pirita....................... ..8.93 Cuarzita.....................9.58 Magnesita..................9.97 Mineral plomo-zinc...10.57 Feldespato…............10.80 Dolomía……………..11.27 Mineral de Zinc…… 11.56

Vidrio.........................12.31 Caliza........................12.54 Mineral de cobre.......12.73 Hematites.................12.93 Cuarzo......................13.57 Mineral de oro...........14.93 Granito......................15.05 Grafito.......................43.56 Esmeril......................56.70Basalto........................17.10

LEYES ENERGÉTICAS DE REDUCCIÓN

• A pesar de los grandes progresos efectuados en los últimos 30 años, la utilización práctica de todos estos estudios teóricos sigue siendo, desde un punto de vista absoluto, muy casual.

• La resistencia a la fragmentación de una materia tiene una gran influencia en la cantidad de energía consumida.

• Esta resistencia es un componente más o menos complejo de las distintas propiedades mecánicas de los materiales: dureza, tenacidad, resistencia a la compresión y abrasividad.

Etapas de la Trituración de Minerales

Tamizado

Chancado Secundario

Chancado Terciario

Tamizado

Tamizado

Mineral de Mina

Mineral Triturado

Chancado Primario





Mineral que pasa el tamiz de barras

paralelasTamaño menor a la abertura del grizzly

Etapas de la Reducción de Tamaño

Etapa Sub-etapa

Tamaño Consumoenergía

(KWh/t)Alimentación Producto

Primario 120 cm 40 cm 0,3 – 0,4

Chancado Secundario 40 cm 12 cm 0,3 - 2

Terciario 12 cm 3 cm 0,4 – 3

Primaria 30 mm 4 mm 3 – 6

Molienda Secundaria 4 mm 0,3 mm 4 – 10

Terciaria 300 μm 20 μm 10 - 30

Etapas de la Trituración de Minerales

Alimentación a la Chancadora Primaria


• La etapa primaria de la trituración de minerales se realiza principalmente dos clases de trituradoras:– Chancadora de mandíbulas o quijadas:

Posee una mandíbula fija y una móvil.

Existen dos tipos principales:• Dodge.• Blake.

– Chancadora giratoria:

Posee una pieza tronco-cónica móvil y un recipiente fijo.

CHANCADORA DE MANDÍBULAS

• También llamada trituradora de quijadas.• Formada por dos mandíbulas dispuestas una

enfrente de la otra en forma de V.• Una mandíbula es fija y la otra es móvil.• Revestidas de acero al manganeso.• La móvil se acciona por un movimiento de

oscilación generado por medio de una biela excéntrica y placas de articulación.

• El acercamiento de la mandíbula móvil a la fija comprime el mineral entre ellas, fragmentándolo.

• El alejamiento de la mandíbula móvil permite que el mineral descienda por la cámara de trituración.

• Existen dos tipos: Dodge y Blake (universal).

Chancadora de Mandíbulas Dodge

Chancadora de Mandíbulas Blake

Chancadoras de Mandíbulas

Alimentación a Chancadora de Mandíbulas

Chancadora de Mandíbulas

CHANCADORAS GIRATORIAS • Están formadas por una parte fija y una móvil.• La parte fija está constituida por un recipiente o

vasija tronco-cónica invertida (bowl).• La móvil es una pieza tronco-cónica (mantle).• La reducción del mineral ocurre por compresión.• La compresión se realiza entre la pieza tronco-

cónica con movimiento excéntrico y las paredes del recipiente tronco-cónico invertido.

• La superficie de la pieza tronco-cónica se acerca sucesivamente a cada una de las generatrices de la pared cóncava fija para alejarse posteriormente

CHANCADORAS GIRATORIAS

• Así al realizarse el acercamiento del mantle a un punto de la pared del bowl, se produce el máximo alejamiento en el lado diametralmente opuesto del bowl.

• Esto significa que siempre hay mineral alimentado bajo presión y que simultáneamente se produce la caída del mineral de tamaño más pequeño hacia las zonas inferiores.

• En estas zonas tendrá lugar una nueva fragmentación para posteriormente evacuar por gravedad los materiales triturados.

Esquema de Chancadora Giratoria

Chancadora Giratoria

CHANCADORA GIRATORIA

Rock breaker

Parte Superior de Chancadora Giratoria

CHANCADORA GIRATORIA

CHANCADORAS GIRATORIAS

Aberturas de Chancadoras Primarias

Alimentación a la Chancadora Secundaria

CHANCADORAS SECUNDARIAS

• Las chancadoras secundarias son más livianas que las primarias.

• Toman como alimentación el producto triturado en la etapa primaria.

• Trabajan también con alimentación seca.• El tamaño máximo de la alimentación está en el

rango de 12”–15” (30 cm–40 cm).• El propósito reducir el mineral a un tamaño

adecuado para el chancado terciario o molienda, si el mineral así lo requiere.

• Opera en circuito cerrado con una zaranda.

CHANCADORAS TERCIARIAS

• Las chancadoras terciarias procesan el mineral proveniente del chancado secundario.

• El tamaño de la alimentación está en el rango de 4”-4.5” (10 cm-11 cm)

• Poseen una abertura de salida menor que las secundarias, dando un producto con un tamaño de 1” en promedio.

• El propósito reducir el mineral hasta un tamaño adecuado para la molienda.

• Operan en circuito cerrado con una zaranda vibratoria.

CHANCADORA DE CONO

• La trituración secundaria y terciaria se realizan generalmente en chancadoras de cono.

• La chancadora de cono es una chancadora giratoria modificada.

• La principal diferencia es el diseño aplanado de la cámara de chancado para dar alta capacidad y alto ratio de reducción del mineral.

• El objetivo es retener el material por más tiempo en la cámara de trituración para realizar una mayor reducción de tamaño.

• El tipo más común es la chancadora Symons.

CHANCADORA DE CONO

• La chancadora Symons presenta dos tipos:– Cono estándar para chancado secundario.– Cono de cabeza corta para chancado terciario

• Los dos tipos difieren principalmente en la forma de las cavidades de trituración.

• La chancadora de cono estándar tiene un revestimiento escalonado lo cual permite una alimentación más gruesa (10” a 12”).

• La chancadora de cabeza corta tiene un ángulo de cabeza más agudo para prevenir atoramiento, debido a que procesa un material más fino.

CHANCADORA DE CONO

• El tipo más común de chancadora de cono es la chancadora Symons.

• La chancadora Symons se presenta en dos tipos:– Cono estándar para chancado secundario.– Cono de cabeza corta para chancado terciario.

• Los dos tipos difieren principalmente en la forma de las cavidades de trituración.

• La chancadora de cono estándar tiene un revestimiento escalonado lo cual permite una alimentación más gruesa (6 a 10 pulg.) que la de cabeza corta

Esquema de Chancadora Cónica Symons

Cono de Trituración

Operación de Chancadora Hidrocónica

Alimentación

Producto

Potencia

Chancadora Cónica Symons

Vista Superior de Chancadora Cónica

Chancadora Hidrocónica

Circuito de Chancado Parcial CIRCUITO DE CHANCADO TINTAYA

968.2 Ton/h

995.00 Ton/h

698.8 Ton/h

483.0 Ton/h 485.2 Ton/h

296.2 Ton/h

698.8 Ton/h 483.0 Ton/h 485.2 Ton/h

482.2 Ton/h 212.8 Ton/h 273.2 Ton/h

C. Circulante486 Ton/h

968.2 Ton/h

216.6 Ton/h 270.2 Ton/h 212.0 Ton/h

995.0 Ton/h

F - 3

Z I

Z II

F - 9

F - 4

F - 4

CH III-1

F-7

Z III -1

F-8

Z III -2

CH II CH III -2

Circuito de Chancado

A INSTRUMENTOS

SALA DE COMPRESORAS

A MOLINOS

CELDA FLOTACION WEMCO 130 m3 CLEANER

RUMA DE ALAMCENAMIENTO DE CONCENTRADOS 12,000 TM.

TANQUE DE RECICLONEO

VERTILLIM 200 HP (MOLINO VERTICAL)

CICLONES DE RECICLONEO D-20 (4)

CELDA FLOTACION SVEDALA 130 m3 (03) CLEANER

ESPESADORES DE CONCENTRADOS DIAM. 100 FT.

FILTROS LAROX PF-25 (03) y PF-32 (01)

ESPESADORES DE RELAVES DIAM. 250 FT.

RELAVE FINAL A SISTEMA DE DEPOSICION

AGUA RECUPERADA, REGRESA AL PROCESO (A TQ. Nº 2)

CICLONES WARMAN D-26 (05)

TRANSPORTE CONCENTRADO

TINTAYA S.A.

SUPERINTENDENCIA DE PROCESOS

BOMBAS DE RIO SALADO

BHP

SALA DE SOPLADORES

CHANCADORA PRIMARIA ALLIS CHALMERS 54" x 74" (01)

RUMA ALMACENAMIENTO DE GRUESOS 30,000 TM.

ZARANDAS VIBRATORIAS TY LER 2 PISOS 7" x 20 (04)

L E Y E N D A

CICLONES CLUFTER D-10 (06)

CELDAS DE FLOTACION SVEDALA 103 m3 (05) ROUGHER

CELDAS DE FLOTACION OUTOK UMPU OK -38 38 m3 SCAVENGER (12)

CELDAS COLUMNAS 2.5 MT. DIAM x 12 MT. ALTURA (04)

CHANCADORAS TERCIARIAS SY MON'S SH 7" (02)

RUMA ALMACENAMIENTO DE FINOS 16,000 TM.

MOLINOS DE BOLAS ALLIS CHALMERS 16" x 20" (02)

MOLINO REMOLIENDA SECUNDARIA ALLIS CHALMERS 9" x 12" (01)

CICLONES K REBS D-26 (04)

MOLINO DE BOLAS NORDBERG 16" x 24.5" (01)

CHANCADORA SECUNDARIA SIMON'S SH 7"(01)

ENVIO DE MINA

A TANQUE Nº 1 A CELDAS

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PLANTA CONCENTRADORA DE TINTAYA

T I N T A Y A

B I E N V E N I D O S

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