Informe de trituracin y molienda1

Laboratorio de Procesos IIngeniera Qumica2015

Prcticas 8: Trituracin y moliendaINFORME DE LABORATORIOPaloma C. Agudelo, Diana G. Medina, Omar A. Rojas Garca, Gabriel E. Salamanca, Oscar H. Sierra, mbar O. Valencia, Sara J. Vargas, Kenny VelascoUniversidad Industrial de Santander

1. ObjetivosObjetivo General:Realizar el anlisis de una muestra para determinar la influencia de las variables tpicas que afectan los procesos de molienda y tamizado.Distinguir el funcionamiento de la maquinaria utilizada en la trituracin y moliendaObjetivos Especficos: Conocer el mecanismo con el que trabajan las trituradoras y los molinos. Identificar variables que afectan el proceso de reduccin de material. Analizar los datos medidos en la prctica. Expresar mediante graficas los resultados obtenidos de los datos medidos.2. Introduccin

La trituracin y molienda es la operacin unitaria de reduccin de tamao de un material, por la tanto hay un aumento en la superficie del material. Esta desempea un papel muy importante en diversos procesos donde se hace tratamiento y elaboracin de materias primas de mltiples tipos. Mediante ellas se hace sencillo transportar un material y otras operaciones tales como mezclado, aglomeracin, y dosificacin; incluso ayuda en las reacciones qumicas ya que la velocidad de reaccin puede ser funcin de la superficie. Adems hace ms fcil el almacenamiento de un material. En numerosas tcnicas, la reduccin de tamao representa el proceso fundamental a partir del cual se realizan los procesos de tratamiento posteriores.

3. Marco TericoLa molienda y trituracin se refiere a la pulverizacin y desintegracin de material slido, es decir a la reduccin del tamao de agregados de partculas. sta es una operacin unitaria que, a pesar de involucrar slo una transformacin fsica de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales.La reduccin se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecnicos hasta el tamao deseado. Los mtodos de reduccin ms empleados en las mquinas de molienda y trituracin son compresin, impacto, frotamiento de cizalla y cortado.La trituracin se efecta normalmente por compresin simple, fracturndose estos en el momento de llegar a su lmite elstico. Para llegar a tal punto es necesario transmitir a la superficie del material una fuerza de tal intensidad que permita traspasar el lmite mencionado.3.1 EtapasLa reduccin se lleva en distintas etapas y en una gran diversidad de mquinas. El material de tamao grande, por lo general obtenido de canteras, se trata en una trituradora; sta etapa se llama trituracin primaria. Luego el material producido se pasa a otra trituradora o molino, donde se efectuar trituracin secundaria. A medida que se siga reduciendo de tamao, ser la terciaria, cuaternaria, etc.3.2 Tamaos de partculasLas partculas obtenidas en los procesos de trituracin y molienda se pueden clasificar de acuerdo al tamao que tienen cuando salen de las mquinas pudindose distinguir las distintas etapas de trituracin y molienda:a. Trituracin (desintegracin grosera) Trituracin gruesa: tamaos de salida de 15 cm (6 in). Trituracin mediana: tamao de salida entre 3 y 15 cm (1 y 6 in). Trituracin fina: tamao de salida entre 0.5 y 3 cm (1/5 y 1 in).b. Molienda (desintegracin fina) Molienda grosera: tamao de salida entre 0.1 y 0.3 mm. Molienda fina: tamao de salida menor a 0.1 mm.

3.3 Fuerzas utilizadas en la reduccin de tamaoSe pueden distinguir tres tipos de fuerzas:Las fuerzas de compresin se utilizan para la trituracin grosera de productos duros.Las fuerzas de impacto se pueden considerar de uso general, emplendose en la molienda fina, y gruesa de diversos productos.Las fuerzas de cizalla se utiliza para la trituracin de productos blandos para obtener tamaos muy pequeos, es decir, finos. 3.4 Tipos de trituradorasDe rodillos: En estas mquinas, dos o ms rodillos pesados, de acero, giran en sentido contrario. Las partculas de la carga quedan atrapadas y son arrastradas entre los rodillos; se ven as sometidas a una fuerza de compresin que las tritura. En algunos aparatos, los rodillos giran a diferente velocidad, generando tambin esfuerzos de cizalla.Las relaciones de relacin de tamao son pequeas, en general, inferiores a 5. El dimetro de los rodillos, su velocidad, y el espacio entre ellos, se pueden variar para adaptarlos al tamao del material de partida.

Fig. 1 Trituradora de rodillosDe mandbula: Pueden desintegrar rocas y minerales en forma similar a la masticacin que ejerce el ser humano con los alimentos.Las trituradoras de mandbula se utilizan principalmente para la desintegracin de material grueso, produciendo material irregular, y con aristas.Generalmente se utiliza en trituracin primaria, y eventualmente en secundaria.

Fig. 2 Trituradora de mandbulaDe martillos: Estas actan por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. Se caracterizan por una elevada tasa de reduccin, y por la propiedad de dar forma cbica al producto. Pueden ser usados en la trituracin selectiva, mtodo que libera minerales duros de material estril.Las trituradoras de martillo estn compuestas por una carcasa cubierta por placas de acero, en cuyo interior se aloja una eje y un conjunto de rotor.

Fig. 3 Trituradora de martillosGiratorio: Utiliza un cabezal triturador, en forma de cono truncado, montado sobre un eje cuyo extremo superior est guiado por un rodamiento flexible, mientras que el extremo inferior es movido excntricamente describiendo un crculo. La accin trituradora tiene lugar alrededor de todo el cono. La potencia requerida es menor que en uno de mandbula. Su alimentacin no puede ser muy grande, pero da un producto fino y uniforme. Utiliza fuerzas de compresin.

3.5 Tipos de molinosDe martillos: Utiliza fuerzas de tipo impacto. En ellos un eje rotatorio que gira a gran velocidad lleva un collar de varios martillos en su periferia. Al girar el eje, las cabezas de los martillos se mueven siguiendo una trayectoria circular en el interior de la armadura. Aunque la reduccin de tamao se da por impacto, tambin pueden participar las fuerzas de friccin. Se pueden considerar de uso general, ya que son capaces de triturar gran cantidad de diversos materiales.

Fig. 4 Molino de martillosDe bolas: En este operan simultneamente fuerzas de cizalla y de impacto. Estn constituidos por un molino giratorio, horizontal, que se mueve a poca velocidad, en cuyo interior se halla un nmero de bolas de acero o piedras duras. A medida que el cilindro gira, las piedras se elevan por las paredes del cilindro y caen sobre el producto a triturar, que llenan el espacio libre entre las bolas. Estas ltimas giran y cambian de posicin unas con otras, cizallando el producto a moler. Esta combinacin de fuerzas produce una reduccin de tamao muy eficaz. El tamao de las bolas suele ser de 2-15 cm. Las pequeas proporcionan ms puntos de contacto, pero las grandes producen mayor impacto.

Fig. 5 Molino de bolas

De barras: Parecido al de bolas, con la diferencia de que stas se sustituyen por barras de acero. Operan las fuerzas de impacto y cizalla, pero el efecto del impacto es menos claro. Se recomienda para sustancias untuosas, que se adhieren a las bolas, a las que restan eficacia. Las barras tienen la longitud del molino, y ocupan el 50% del volumen del molino.

Fig. 6 Molino de barras

3.6 TAMIZADO

La separacin de materiales slidos por su tamao es importante para la produccin de diferentes productos (ej. arenas slicas). Adems de lo anterior, se utiliza para el anlisis granulomtrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de stos y para control de molienda de diversos productos o materias primas (cemento, caliza, arcilla, etc.).El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasar parte del material y el resto ser retenido por l. Para llevar a cabo el tamizado es requisito que exista vibracin para permitir que el material ms fino traspase el tamiz.De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura es la siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirn N-1 tamices. Los tipos de tamices que vibran rpidamente con pequeas amplitudes se les llaman Tamices Vibratorios. Las vibraciones pueden ser generadas mecnica o elctricamente. Las vibraciones mecnicas usualmente son transmitidas por excntricos de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ah hacia los tamices. El rango de vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto.El tamao de partcula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida, as se puede tener el perfil de distribucin de los grnulos en el tamizador de manera grfica.4. Procedimiento1. Triturado del material: En una trituradora de mandbula, se coloca mineral aurfero de diferentes tamaos dentro de ella. Se deja funcionar hasta que haya material suficiente para seguir el proceso, luego se tamiza en una malla #40. Del material que logra pasar a travs de la malla se toman 500 g, los cuales se pasan a la siguiente etapa.

Fig.7 Trituradora de mandbulas2. Molienda del material: Se agregan los 500 g de material obtenidos en la trituradora al molino de bolas. Se pusieron dentro del molino 20 bolas que van a ser los cuerpos moledores. Se escogieron 10 medianas y 10 de tamao grande. Se midieron los dimetros de 5 bolas utilizadas de cada tamao y se hizo un promedio de estos. Lo mismo se hizo con la medicin del peso. Despus de agregar todo al molino, se pone en marcha y se deja en funcionamiento por una hora. Al finalizar se deben separar 200g del material que ha sido molido para realizar el tamizado. Mientras se realiza la molienda se deben pesar todas las mallas que se van a utilizar y su base. a)b)

Fig.8 a) Molino de bolas. b) Interior del molino de bolas con el material y los cuerpos demoledores. 3. Tamizado: Los 200 g separados del producto obtenido en el molino se ponen en la primera malla del tamiz; este se debe cerrar muy bien. Luego se pone en un cernidor elctrico que por medio de vibraciones dar paso a la separacin del material de acuerdo a sus tamaos.

Fig. 9 Cernidor electrnico con el tamiz4. Medicin del material obtenido: Finalizado el tamizado, se deben pesar de nuevo cada una de las mallas que conforman el tamiz, incluyendo el fondo. Esta vez se pesan con el material fino que se encuentra en cada uno que se ha obtenido en el proceso de trituracin y molienda.5. Anlisis de datosRESULTADOSLos datos obtenidos en la medicin de las mallas antes y despus del tamizado se muestran en la siguiente tabla:Tabla 1. Medicin de las mallas antes y despus del tamizado.

N del tamizApertura de la malla [mm]Peso del Tamiz [g]Peso del tamiz con mezcla [g]Masa retenida [g]

500,3398,5435,637,1

600,2538140625

700,212384,2433,649,4

800,18389,2401,612,4

1000,25371,2383,612,4

1200,125370,7376,65,9

Fondo-405,1452,347,2

Para el proceso de molienda se tomaron 20 bolas o cuerpos moledores de hierro de distinto tamao (10 medianas y 10 grandes) y se midi un promedio de 5 de estas.Medianas

#Dimetro [cm]Dimetro Promedio [cm]Peso [g]Peso Promedio [g]

12,502,5167,267,84

22,5464,9

32,4868,3

42,5268,2

52,5070,6

Grandes

#DimetroDimetro Promedio [cm]PesoPeso Promedio [g]

13,6503,71187,8212,49

23,750225,55

33,755200,3

43,680188,5

53,690260,3

A partir de los datos obtenidos para la masa retenida en las mallas, se calcul la fraccin msica en cada una de ellas, dividiendo la masa retenida entre la masa total que se tamiz. Para ello se tuvo en cuenta las prdidas de material, por lo cual el divisor fue la suma de las masas retenidas (189,4 g).N del tamizApertura de la malla [mm]Fraccin masa retenida Fraccn masa retenida acomulada

500,30,200,20

600,250,130,33

700,2120,260,59

800,180,070,65

1000,250,070,72

1200,1250,030,75

Fondo-0,251,00

En la siguiente grfica se muestra la distribucin de material en cada una de las mallas Grfica 1. Distribucin de fraccin msica

Teniendo en cuenta lo anterior, de la grfica 1 se puede observar que la mayor cantidad de material se retuvo en la malla #70, es decir el 26% del material presenta partculas con tamaos entre 0,212 y 0,250 mm. Por otro lado se observa que en la base se retuvo el 25% del material, es decir, partculas con tamaos menores a 0,125 mm, lo cual representa un porcentaje importante.

La menor retencin se obtuvo en las mallas #100 y #120, en conjunto se puede ver que slo el 10% del material presenta partculas con tamaos entre 0,125 y 0,180 mm.

Grfica 2. Distribucin de fraccin acumulada

En la grfica 2 se observa que el 59% del material se retiene en la malla #70 y anteriores, es decir que ms de la mitad del material presenta tamaos de partcula superiores a 0,212 mm, y casi el 80% mayores a 0,125 mm (malla #120). Sin embargo ms de 1/5 del material logra atravesar la malla #120 y llega a la base (25%).

Balance Energtico

N del tamizApertura de la malla [mm]Fraccin masa retenida DpiDp

500,30,200,350,223275871

600,250,130,28

700,2120,260,23

800,180,070,20

1000,250,070,22

1200,1250,030,19

Fondo-0,250,102

Realizando los clculos se obtuvo Dp= 0,223 mm. El parmetro wi depende del material, en este caso se tiene un valor de 14,979 kWh/ton (Laverde Catao, 2005). Por ltimo el flujo msico se toma como 500g/h (.

Calculo de potencia El anlisis energtico se realiz para el molino de bolas. La potencia del molino se calcula mediante la Ley de Bond

El ndice de trabajo es un parmetro de conminucin, expresa la resistencia de un material a ser triturado y molido. Numricamente son los kilowatts-hora por tonelada corta requerido para reducir un material desde un tamao tericamente infinito. Es la ms real para la estimacin de las necesidades de energa de las trituraciones y molinos industriales.

Reemplazando todos los valores de la ecuacin de Bond se obtiene que la potencia requerida por el molino es de 3,962 W.

6. Recomendaciones1. Registrar los nmeros de mallas de los tamices utilizados2. La molienda puede hacerse con bolas chicas y/o grandes. Se recomienda no utilizar las ms pequeas de los tres tamaos ya que pueden quedar atascadas.3. Tener precaucin al alimentar al triturador de quijadas.4. Rectificar el orden de las mallas.7. Bibliografa[1]Industrias I-2012. Trituracin. En lnea: http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/05_Apunte%20Trituracion.pdf[2] Brown,G. Operaciones bsicas dela ingeniera qumica.(1965) Bogot[3] Geankoplis, C.J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. (1998). Mxico[4]Operaciones unitarias (Trituracin y molienda) En lnea: http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/05_Apunte%20Trituracion.pdf[5]Molienda. Prctica. En lnea: https://es.scribd.com/doc/18463347/8-MOLIENDA