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APUNTES DE MOLIENDADOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEObjetivo del proceso:

El objetivo del proceso de molienda es la reduccin del tamao de las partculas provenientes desde el proceso de chancado, con la finalidad de producir un tamao de partcula que permita la liberacin de la especie de inters en partculas individuales, las cuales puedan ser recuperadas en el posterior proceso de flotacin.

INTRODUCCINDOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEChancado MOLIENDAFlotacinEspesamiento yFiltracinConcentradoMinaFundicinFigura N 1 Ubicacin del proceso de molienda en el diagrama general de la lnea sulfuroI

IIIII

I

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELa molienda se realiza utilizando grandes equipos giratorios o molinos de forma cilndrica, en dos formas diferentes:

molienda convencional o

molienda S.A.G. (molienda semi-autgena).

En esta etapa, al material mineralizado se le agregan agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios para realizar el proceso siguiente que es la flotacin.

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Figura N 2 Tipos de molienda DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPESiguiendo la clasificacin mostrada en la Figura N 2 cabe destacar que las alternativas de molienda convencional y molienda SAG, son las ms ampliamente desarrolladas en la industria, en desmedro de la molienda A.G. (molienda autgena). Adems, se puede agregar que, la molienda S.A.G., hoy en da saca ventajas como la configuracin de molienda ms desarrollada y utilizada.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda convencional

Como se puede apreciar en la Figura N 3 en la molienda convencional, el producto obtenido en la etapa terciaria de chancado ingresa a la molienda de barras.

La descarga de esta primera etapa de molienda, es dirigida hacia cajones de descarga desde donde es bombeada hacia la etapa de clasificacin.

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Figura N 3: Etapas del proceso de chancado-molienda convencionalDOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELa clasificacin es realizada en hidrociclones en donde el overflow o el flujo rebose avanza en la lnea de beneficio representando la alimentacin al proceso de flotacin, y el underflow o flujo de descarga se dirige hacia la segunda etapa de molienda consistente en la molienda de bolas.

La descarga de esta molienda, tambin llamada molienda fina, es enviada a cajones de descarga unindose a la descarga de la molienda de barras, siendo bombeadas nuevamente hacia los hidrociclones.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda SAG

La Figura N 4 muestra claramente la funcin que cumple la molienda S.A.G., en el proceso de conminucin global.

En este tipo de molienda, el molino SAG reemplaza a la molienda de barras, en el proceso de molienda propiamente tal, pero adems, reemplaza a las etapas de chancado secundario y terciario.

Figura N 4 Etapas del proceso chancado-molienda SAG

Los pebbles (palabra en ingls que significa guijarros, trozos o piedras pequeas) son el resultado de la molienda del mineral denominada M4 y M4-A, que contiene cobre, zinc y bismuto.Se trata de un material duro y difcil de ser reducido a menor tamao en el molino semi-autgeno (S.A.G.) ubicado en la planta concentradora.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEAl igual que en la molienda convencional la descarga del molino S.A.G., es bombeada hacia la etapa de clasificacin, retornando el underflow de los hidrociclones hacia la molienda fina de bolas.

Cabe destacar que la operacin de los molinos S.A.G., comnmente van asociada con un proceso de chancado de pebbles (tamao caracterstico de partcula que acta como de dureza mayor al resto)

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEFUNDAMENTO DEL PROCESO

Como se ha dicho anteriormente, la liberacin de especies minerales, etapa previa a la concentracin, es sin lugar a dudas el proceso unitario de mayor relevancia prctica en todo circuito de beneficio, por cuanto demanda la principal Inversin de capital, incide fuertemente en los costos unitarios y determina en gran medida la rentabilidad de la operacin.

En el proceso de molienda las partculas se reducen de tamao por una combinacin de impacto y abrasin ya sea en seco o como una suspensin en agua (pulpa). DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEImpacto: Ocurre cuando la energa aplicada est sobre-excedida de aquella necesaria para fracturar la partcula. El resultado es un gran nmero de partculas con un amplio rango de tamaos.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEAbrasin: Ocurre cuando la energa aplicada es insuficiente para causar fractura significativa en la partcula. En este caso, ocurren tensiones localizadas resultando fracturas en reas superficiales pequeas, dando como resultado una distribucin de partculas.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolinos

La molienda se realiza en molinos de forma cilndrica 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.

En el proceso de molienda partculas de 5 a 250 mm son reducidas en tamao a 10 - 300 micrones, aproximadamente, dependiendo del tipo de operacin que se realice.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEl propsito de la operacin de 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 una buena recuperacin de la especie til.

Es importante destacar que una buena molienda es vital para el buen desarrollo de la etapa de flotacin y que adems, es la operacin ms intensiva en energa del procesamiento del mineral, por lo que se deben dejar en claro dos tipos de circuitos que se presentan en este proceso.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPESub-molienda: Una sub-molienda de la mena resultar en un producto que es demasiado grueso, con un grado de libera-cin demasiado bajo para separacin econmica obtenindose una recuperacin y una razn de enriquecimiento bajo en la etapa de concentracin (flotacin).

Sobre-molienda: Una sobre-molienda innecesaria reduce el tamao de partcula del constituyente mayoritario (generalmente la ganga) y puede reducir el tamao de partcula del componente minoritario (generalmente el mineral valioso) bajo el tamao requerido para la separacin ms eficiente. Adems se pierde mucha energa, que es cara, en el proceso.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMovimiento de la carga en los molinos

Una caracterstica distintiva de los molinos rotatorios es el uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados con relacin a las partculas de mena pero pequeas con relacin al volumen del molino, y que ocupan menos de la mitad del volumen del molino.

Cuando el molino gira, los medios de molienda son elevados en el lado ascendente del molino cayendo 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.

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Movimiento de la carga en un molino con movimiento horizontalDOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPESe pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio:

Rotacin alrededor de su propio eje,

Cada en cascada, donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos y,

Cada en catarata que corresponde a la cada libre de los medios de molienda sobre el pie de la carga.

La magnitud del elevamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de rotacin del molino y del tipo de revestimiento del molino.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEA velocidades relativamente bajas, 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.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPE

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DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELa 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. Normalmente el rango de trabajo es entre 70 a 80% de la velocidad crtica.

En otras palabras, la velocidad crtica es la velocidad del molino a la que la fuerza centrfuga mantiene todo el material en las paredes del molino y evita la accin de cada en catarata y cascada que se requiere para la molienda.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEstructuralmente cada tipo de molino consiste de un casco cilndrico, con revestimientos renovables 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.

El dimetro del molino determina la presin que puede ejercer el medio en las partculas de mena y, en general, mientras mayor es el tamao de la alimentacin mayor necesita ser el dimetro.

La longitud del molino, junto con el dimetro, determina el volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

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Esquema de las partes de un molino de bolas DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPE

Molino de Bolas en construccin.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEFactores que afectan la eficiencia de la molienda

La densidad de la pulpa de alimentacin debera ser lo ms alta posible, pero garantizado un flujo fcil a travs del molino.

Es esencial que las bolas estn cubiertas con una capa de mena para minimizar el contacto metal-metal; una pulpa demasiado diluida aumenta este tipo de contacto, aumentando el consumo de acero y disminuyendo la eficiencia. El rango de operacin normal de los molinos de bolas es entre 65 a 80% de slidos en peso, dependiendo de la mena.

La viscosidad de la pDOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELA Pulpa aumenta con la fineza de las partculas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina pueden necesitar densidad de pulpa menor.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELa eficiencia de la molienda depende del rea superficial del medio de molienda. Luego las bolas deberan ser lo ms pequeas posible y la carga debera ser distribuida de modo tal que las bolas ms grandes sean justo lo suficientemente pesadas para moler la partcula ms grande y ms dura de la alimentacin.

Una carga balanceada consistir de un amplio rango de tamaos de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino generalmente son del tamao ms grande requerido. Las bolas muy pequeas dejan el molino junto con la mena molida y pueden separarse haciendo pasar la descarga por harneros.

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Ejercicio prctico: Identificar tipos de molienda (S.A.G. o Clsica)DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPE.

Molino de bolas en operacinDOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPE

Diagrama del proceso de chancado molienda S.A.G.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEn el diagrama anterior se muestra a modo de ejemplo, un diagrama de un circuito de molienda SAG en combinacin con una molienda fina, consistente por dos molinos de bolas.

Adems, se aprecia un proceso de chancado de pebbles en circuito cerrado directo con el molino SAG.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda convencional

La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas slo se utiliza el segundo.

En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homognea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotacin.

FUNDAMENTOS DE MOLIENDADOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda de barras: Este equipo tiene en su interior barras de acero que son los elementos de molienda. El molino gira con el material proveniente del chancador terciario, que llega continuamente por una correa transportadora.

El material se va moliendo por la accin del movimiento de las barras que se encuentran libres y que caen sobre el mineral. El mineral molido contina el proceso, pasando en lnea al molino de bolas.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda de bolas:Considerada como la molienda fina, en esta etapa el mineral es reducido de tamao por la accin de bolas de acero denominadas como medios de molienda, estas bolas deben ser lo suficientemente grandes para moler a las partculas ms grandes y duras de mineral. Los medios de molienda ocupan aproximadamente el 35% de la capacidad del molino. La descarga de este molino se junta con la descarga del molino de barras y constituyen la alimentacin de la clasificacin por medio de hidrociclones.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPECabe destacar que la molienda convencional ha ido paulatinamente perdiendo camino con relacin a la molienda S.A.G., debido a la imposibilidad que presentan los molinos de barras de crecer a dimensiones mayores, y por consiguiente aumentar su capacidad de tratamiento.

Esta imposibilidad se debe a los problemas operacionales que genera la necesidad de utilizar barras de longitudes mayores, las cuales se doblan y se enredan.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMolienda SAG:

La instalacin de la molienda S.A.G., constituye una innova-cin reciente en algunas plantas. Los molinos S.A.G. (Semi- autgenos) son equipos de mayores dimensiones (40 x 22 (pies)

siguen aumentando y ms eficientes que los molinos de barras. Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan el proceso de chancado y molienda.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEl trmino SAG es un acrnimo para semiautogenous grinding mill que significa molino semiautgeno de molienda. El trmino autgeno significa que toda la accin de molienda es realizada por la frotacin de mineral en s.

El tamao de reduccin se logra por la accin de la trituracin de mineral y molienda de otras partculas de mineral. En los molinos completamente autgenos no existen bolas de molienda de acero. En lo molinos semiautgenos una porcin de la molienda es autgena y otra es realizada por las bolas de molienda; de ah el trmino semiautgeno.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEl mineral se recibe directamente desde el chancador primario (no del terciario como en la molienda convencional) con un tamao cercano a 8 pulgadas (20 cm, aproximadamente) y se mezcla con agua y cal.

Dados el tamao y la forma del molino, estas bolas son lanzadas en cada libre cuando el molino gira, logrando un efecto conjunto de chancado y molienda ms efectivo y con menor consumo de energa por lo que, al utilizar este equipo, no se requieren las etapas de chancado secundario ni terciario.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEl molino SAG est diseado como un sistema de circuito cerrado de molienda. Esto significa que las partculas de mineral no pueden abandonar el molino SAG hasta que su tamao haya sido reducido lo suficiente para permitirles atravesar las parrillas de descarga y los harneros ubicados en el extremo de descarga del molino.

La clasificacin de la descarga del molino es realizada por el harnero rotatorio del trmel, Todo el material de mayor tamao que las aberturas del harnero se retornan al molino S.A.G., a travs de transportadores de retorno. Al material que es regresado a un molino de molienda se le llama carga circulante.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPELa carga del molino SAG consiste de mineral nuevo, bolas de molienda de acero, mineral de gran tamao reciclado en S.A.G. y agua. La carga total ocupa hasta el 30% del volumen del molino. Las bolas de molienda por s mismas ocupan alrededor del 8 al 15% del volumen del molino.

El molino est diseado para contener un volumen mximo de bolas del 18%. Estos volmenes de llenado son aproximados y el volumen ptimo depende de los resultados de la experiencia real de la planta.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEl molino rota y al hacer caer su contenido violentamente causa la accin de trituracin. El molino est cubierto con revestimientos de acero cromo-molibdeno resistentes al desgaste para proteger el casco.

Los revestimientos se ajustan con levantadores que ayudan a elevar la carga durante la rotacin del molino.

La molienda dentro del molino es una combinacin de rompimiento de mineral a travs de la accin de cada, roce o golpe del mineral entre las bolas y la abrasin del roce de partculas contra ellas o contra las bolas. DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPE

Movimiento de la carga al interior del molino SAG para diferentes niveles de llenado DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEMantener el nivel adecuado de carga en el molino es uno de los elementos ms importantes para una molienda eficiente. La variacin de velocidad del molino es una importante variable de control de la operacin de molienda.

El operador debe asegurarse de que los revestimientos estn protegidos del impacto directo de las bolas de molienda. Esto se consigue manteniendo una cama de mineral en la que las bolas caen durante la accin de cada en catarata. Mientras ms blando el mineral, se tritura ms rpido. DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEBajo condiciones de mineral blando y a velocidades normales, es difcil mantener una cama de mineral y evitar que los circuitos de descenso reciban demasiado flujo de pulpa. En este caso, el operador puede hacer ms lento el molino.

As, se reducen las tasas de molienda y se mantiene la cama de mineral en el molino.

Si el mineral es ms duro, el operador puede aumentar la velocidad del molino. Esto aumenta la accin de catarata que a su vez aumenta la tasa a la que el mineral es triturado.

As, utilizando la velocidad del molino, el operador puede variar la tasa de trituracin y proteger los revestimientos del molino.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEFactores que influyen en la operacin de un molino SAG

Flujo de alimentacin

Mientras mayor sea el flujo de alimentacin, mayor ser el volumen de la carga con que trabaja el molino. Si las condiciones operacionales permanecen constantes, las masas de mineral molido y descargado por unidad de tiempo, son proporcionales a la masa presente en el molino.

En consecuencia, para balancear un aumento del flujo de alimentacin, la cantidad de mineral presente en el molino debe necesariamente aumentar. Esto ocurre as hasta un cierto valor del llenado del molino por sobre el cual el proceso se revierte.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEDebido a que el volumen de la carga est relacionado con el flujo de alimentacin, en la prctica el nivel de la carga se controla ajustando el flujo de alimentacin.

Adems, de lo anterior, el volumen de la carga tiene un efecto directo en la potencia, de tal manera que el flujo de alimentacin y la potencia aumenta con el flujo, comenzando desde un valor cero.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEA medida que el flujo de alimentacin crece, la potencia consumida se incrementa hasta llegar a un valor mximo. Un flujo de alimentacin an mayor provocar una sobrecarga y la potencia comenzara a caer rpidamente.

En esta condicin de sobrecarga, la intensidad de la accin de molienda se reduce y la capacidad de tratamiento del molino disminuye. Frente a esta situacin el operador parar la alimentacin de slidos al molino y permitir que se vace el molino ("grind out"). Luego reanudar la alimentacin a una tasa ms baja que permita una operacin estable nuevamente.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEGranulometra del mineral alimentado a la molienda S.A.G.

Una granulometra gruesa influye en un aumento del consumo de energa, una disminucin del tonelaje tratado y un aumento del tamao de descarga.

La granulometra de entrada es una variable fundamental para entender la molienda SAG, ya que la velocidad a la cual se muelen las partculas dentro de un molino SAG es funcin del tamao de estas. A medida que se aumenta el tamao de las partculas mayor ser la velocidad de molienda, pero las partculas ms grandes requerirn estar ms tiempo en el molino para ser reducidas. DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEExiste un rango de tamao intermedio (40-60mm) en el que la velocidad de molienda baja drsticamente, estas partculas se les denomina pebbles, las cuales deben ser sacadas del molino para evitar que se consuma energa al intentar molerlas, deben ser enviadas posteriormente al chancado de pebbles.

Por lo tanto, si el molino SAG est procesando un bajo tonelaje se debe apuntar a reducir lo mximo posible los pebbles y/o alimentar desde el stock pile con un material ms fino. Si al contrario el molino requiere de carga se debe apuntar a alimentar con granulometra gruesa para aprovechar la energa disponible.DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEEn la figura se muestra el tipo de segregacin que se produce en un acopio. Si la cada del mineral sigue una trayectoria completamente vertical, entonces las partculas ms gruesas rodarn hacia la periferia de la pila y los finos permanecern cerca del eje central.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPESi la cada del mineral es ms bien horizontal, entonces las partculas siguen una trayectoria parablica siendo las partculas ms grandes y pesadas las que llegan ms lejos, en la direccin de la correa de descarga del flujo.

Controlando los alimentadores que extraen el mineral desde el acopio se puede ajustar la granulometra de alimentacin fresca al molino dentro de ciertos lmites.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEDureza del mineral

La dureza del mineral que se alimenta al molino, es algo sobre lo cual el operador no tiene control.

Mientras ms duro es el mineral, mayor ser el tiempo que toma su reduccin de tamao, por esto, para un flujo de alimentacin constante, el volumen de la carga aumentar junto con la dureza del mineral.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPESi el molino est siendo operado con un tonelaje inferior a su capacidad mxima, al aumentar el volumen de su carga consumir ms potencia y el cambio en la dureza se compensar con un aumento del consumo de energa por tonelada de mineral fresco, sin embargo si el molino est siendo operado a su mxima capacidad, un aumento de la dureza, producir un sobrellenado que slo podr ser compensado con una disminucin del flujo de alimentacin.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEDensidad y viscosidad de la pulpa

La viscosidad y la densidad de la pulpa, estn muy ligadas. Desafortunadamente la densidad de la pulpa dentro del molino no puede ser medida directamente, de modo que lo que se mide y controla es la densidad de la pulpa en la descarga del molino.

Es importante notar que ambas, en la descarga y en el interior del molino, no son las mismas. La retencin de agua en el molino es generalmente menor que la de los slidos finos, de all que la densidad de la pulpa al interior sea mayor que en la descarga.

DOCENTE: JOS ABEL LARA ARISPEA travs de la densidad de la pulpa en la descarga, es posible controlar el nivel de la pulpa en el molino. Por ejemplo: Si se aumenta el agua de alimentacin es posible descargar todos los finos con mayor rapidez.

En trminos de las tasas de descarga lo que ocurre es que, aumentando la densidad, se incrementa la viscosidad y se reducen las tasas de descarga, provocando un aumento del volumen de pulpa y de la potencia adems de una disminucin de la capacidad de tratamiento de mineral.

Carga de bolas

Un factor que influye mucho en la operacin de un molino semi-autgeno, es el volumen de la carga de bolas. Este volumen se expresa como una fraccin del volumen total del molino y puede variar entre 4% y 14%, siendo el valor ms usado un 8%.

El uso de las bolas eleva la densidad media de la carga y hace que la potencia demandada por el molino sea mayor.

Velocidad Crtica:

Donde:

NC =Velocidad Crtica (rpm)D = Dimetro interno del molino (pies).d = Dimetro del medio de molienda (pies).Ejercicio: Determine la Velocidad Crtica de un molino de 4,2 (m) de largo que tiene una razn L/D=1,4 y que trabaja con un mono tamao de bolas de 4".Tambin determinar la Velocidad Crtica sin considerar las bolas.

(Respuestas: 24,85 (r.p.m.); 24,43(r.p.m.)

NIVEL DE LLENADO DEL MOLINO

A nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de los medios de molienda y de mineral, est definida por el nivel de llenado (J). Este se va a entender como:la fraccin de volumen interno til del molino ocupado por el lecho de bolas y mineral.

Figura: Representacin del Nivel de Llenado de un molino horizontalEl nivel de llenado J se determina a travs de la siguiente ecuacin: