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MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION

Juliette Arroyo R.1, Mara Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicara G4.

OPERACIONES CON SLIDOS ING. QUMICA DOC. ING. IVN RAMREZ MARN

FACULTAD DE INGENIERA UNIVERSIDAD DE AMRICA NOVIEMBRE 2013

MOLIENDA.

Juliette Arroyo R.1, Mara Alejandra Medina H.

2, Santiago Franco F.

3Pablo Vicara G

4.

1Departamento de Ingeniera Qumica, Fundacin Universidad de Amrica, Bogot Colombia.

Introduccin: La molienda es una operacin de reduccin de tamao de rocas y minerales de

manera similar a la trituracin. Los productos obtenidos por molienda son ms pequeos y de

forma ms regular que los surgidos de trituracin. Generalmente se habla de molienda cuando

se tratan partculas de tamaos inferiores a una pulgada siendo el grado de desintegracin

mayor al de trituracin. Se utiliza fundamentalmente en la fabricacin de cemento Portland, en

la preparacin de combustibles slidos pulverizados, molienda de escorias, fabricacin de

harinas, alimentos balanceados, etc. Adems se utiliza en la concentracin de minerales

ferrosos y no ferrosos, donde se muele la mena previamente extrada de canteras y luego se

realiza un proceso de flotacin por espumas para hacer flotar los minerales y hundir la ganga

y as lograr la separacin. (Facultad de Ingenira, 2012).

Resumen: Se ha realizado un fundamento terico sencillo a partir de la elaboracin de un video

que muestra las generalidades de la operacin unitaria de Molienda. Se utiliz el programa

MovieMaker para la elaboracin del mismo y se descargaron los videos e imgenes de la internet

(youtube.com y a travs del motor de bsqueda Google), con sus respectivas referencias. Se habla

de la Molienda como operacin unitaria, especificando el principio fsico que la gobierna y

algunos de los equipos que se utilizan en esta, con sus precios, sus aplicaciones, sus ventajas y

desventajas, algunas comparaciones y el mbito en que operan segn su precio y capacidad. La

Molienda consiste en el proceso fsico de reducir el tamao de una partcula hasta un dimetro

medio menor de media pulgada, generalmente es precedida por un proceso de trituracin y se usa

en diferentes campos como la industria minera, agrcola, alimenticia, entre otras.

(ver www.ucatedraivan.wordpress.com)

Abstract: It has been made a simple theorical basis from the making of a video showing an

overview about the unitary operation of Grinding. The program Movie Maker was used for the

elaboration of the video and the content was downloaded from the internet (youtube.com and the

Google search engine), with its respective references. The video speaks about Grinding as an

unitary operation, specifying the physical principle that governs it and some of the equipment used

for it, some comparisons and the field in which they work depending on the price and capacity.

Grinding consists in the physical process of reducing the size of a specific particle to an average

diameter of less than half inch, it is generally preceded by a crushing process and it is used in

different fields like mining, agricultural and food industry, as others.

[email protected]

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Principio de funcionamiento de los

molinos.

El principio de funcionamiento de los

molinos dependen del tipo de molino a

utilizar, si por ejemplo es un molino de bolas

su principio de funcionamiento es el la





gravedad, si es un molino de rodillos su

principio ser el de rozamiento y friccin. La

velocidad y la potencia tambin juegan un

papel importante en los molinos ya que, por

ejemplo, en un molino de cuchillas se genera

un diferencial de velocidades entre las

cuchillas podr obtener un producto con una

trituracin heterognea.

Tambin hay factores que influyen en la

molienda como la trituracin, fuerzas de

cizalla, la compresin y el generar un

aplastamiento entre la materia prima y los

componentes del molino.

- Molino de cuchillas:

El molino de cuchillas o tambin llamado de

hlice, realiza una molienda en cuestin de

segundos completamente homognea y

reproducible que permite la toma de muestras

representativas en cualquier lugar.

Son ideales para moler materiales de

intermedios a gruesos incluyendo materiales

hmedos y elsticos, materiales blandos,

fibrosos, mezclas heterogneas y materiales

viscosos; es decir, para materiales no tan

finos ni abrasivos.

Estos molinos fragmentan la muestra

empleando el corte y el cizallamiento, es

decir sus mecanismos son corte y cizalla.

A nivel industrial, se emplean mucho en la

agricultura, en la industria de alimentos, a

nivel de la industria biolgica (celulosa), en

la medicina, industria minera e industria

farmacutica. Adems se deben destacar las

aplicaciones que tiene con los polmeros ms

especficamente con los elastmeros, cauchos

y pelculas de plstico.

El material es alimentado a la cmara de corte

mediante una bajante. La reduccin del

material se realiza entre el rotor y 2 cuchillas

fijas, afiladas y robustas que realizan un

movimiento circular como se muestra en la

Figura 1, este rotor y cuchillas se encuentran

en el centro de la mquina. Dependiendo de

la direccin de giro, la muestra es molida por

la arista roma (molienda preliminar) o por la

arista afilada (molienda fina). Las cuchillas

son accionadas indirectamente por un

potente motor en modo de operacin

continuo. La velocidad preseleccionada es

mantenida constante, garantizando resultados

altamente reproducibles. La granulometra

final se determina por un tamiz inferior

intercambiable.(Codols, s.f.)

Figura 1: Modo de operacin del molido de

cuchillas

Ventajas:

Es el mejor molino para materiales plsticos y fibrosos





Homogeniza sustancias con un alto

contenido de agua, aceite o grasa

A su vez, muele materiales secos, blandos y semiduros

La molienda se da rpidamente

Desventajas:

No es adecuado para materiales completamente duros o muy duros

No es adecuado para materiales abrasivos

No es adecuado para generar una molienda fina

Tiene un considerable gasto energtico

Su costo vara entre 3.000 y 10.000 dlares.

- Molino dentado:

Es una clase de molino de rodillos. Este tiene

un solo rodillo rugoso que va a alta velocidad,

provisto de barras transversales sobre su

superficie y que gira hacia un gran rodillo liso

que va a baja velocidad. Sirve para materiales

gruesos, y por ello los robustos dientes en

forma de pirmides como se aprecia en la

Figura 2:

Figura 2: Molino dentado

Esta clase de molinos son mucho ms

verstiles que el de rodillos lisos, con la

limitacin de que no pueden tratar slidos

muy duros.

Operan por compresin, impacto y cizalla en

vez de solamente por compresin como pasa

con los de rodillos lisos y por lo tanto pueden

tratar partculas ms grandes que los lisos.

Dentro de sus aplicaciones ms importantes,

se tiene como moledor primario en la

industria del carbn y materiales similares. El

tamao de alimentacin a estos molinos

puede ser tan grande como 20 (pulgadas- 500mm) y su capacidad asciende hasta 500

Ton/h.

Como cualquier otro molino de rodillos, ste

opera de igual forma, es decir, se lleva a cabo

la fragmentacin del material entre 2

cilindros (slo que en este caso uno es

dentado y el otro es liso), ambos girando a

diferentes velocidades dispuestos los dos de

forma horizontal, por donde pasa el material

(en este caso grueso) a moler luego de la

alimentacin a la mquina. Determinado

material queda atrapado entre los rodillos y

son fragmentados por compresin. A medida

de que el material es molido, se va

desplazando por fuerza centrfuga hacia los

bordes del sistema giratorio ubicndose en el

permetro como se aprecia en la Figura 3:





Figura 3: Fragmentacin dentro del molino

dentado

Luego el material es levantado hacia la zona

superior de la caja y se clasifica segn la

medida deseada hacia la

descarga.(ITESCAM)

Ventajas:

Debido a los dientes es capaz de moler partculas muy gruesas en

comparacin con los molinos de

rodillos lisos

El material molido tiene un tamao medio, entre 5m y 7m

Muy til para moler materiales quebradizos (blandos) de naturaleza

moderada como en la industria del

cemento por va seca

Se le puede hacer un ajuste hidrulico

Desventajas:

No puede tratar slidos muy duros

Consume energa si no se le hace el ajuste hidrulico

No es apto para materiales abrasivos y fibrosos

Gran costo de mantenimiento

Su costo vara entre 2000 y 7200 dlares

- Molinos hbridos:

Son los molinos que utilizan cuchillas y

rodillos, los dos accionados ya sea por un

motor elctrico o por suspensiones

hidrulicas.

Estos molinos combinan adems la molienda

primaria y la secundaria, dejando al material

con un tamao de 8 a 9 pulgadas en la fase

primaria.

Las cuchillas le una reduccin de tamao

mucho menor que un molino de rodillos para

materiales gruesos.

El mecanismo es por compresin y corte y el

principio es el mismo que para el molino de

rodillos, slo que aqu se utiliza para

materiales gruesos ms no duros y para

materiales blandos. Se utiliza mucho en

minera.

Ventajas:

Muele muy bien plsticos gruesos

Muele muy bien materiales semiduros gruesos

La molienda es rpida

El tamao de grano se reduce mucho ms que utilizando un molino de

cuchillas o rodillos por aparte

No es necesaria una primera y segunda molienda. En este molino se

dan las dos sin necesidad de utilizar

dos molinos para cada etapa por

aparte.

Desventajas:

Costo de mantenimiento elevado

No es recomendable utilizar materiales demasiado duros





Es sobre otros molinos uno de los

ms costosos

Sus costos varan entre 125.000 y 130.000

dlares

- Molino de bolas:

El molino de Bolas, anlogamente al de

Barras, est formado por un cuerpo cilndrico

de eje horizontal, que en su interior tiene

bolas libres. El cuerpo gira merced al

accionamiento de un motor, el cual mueve un

pin que engrana con una corona que tiene

el cuerpo cilndrico.

Las bolas se mueven haciendo el efecto de cascada, rompiendo el material que se encuentra en la cmara de molienda mediante

friccin y percusin.

El material a moler ingresa por un extremo y

sale por el opuesto. Existen tres formas de

descarga: por rebalse (se utiliza para

molienda hmeda), por diafragma, y por

compartimentado (ambas se utilizan para

molienda hmeda y seca).(Facultad de

Ingenira, 2012)

Figura 4. Molino de bolas en movimiento.

Ventajas:

Puede usarse para triturar de forma

seca o hmeda diversas clases de

minas y otros materiales que se

puedan moler.

Funcin estable y buena calidad a

prueba de friccin.

Productos con granularidad uniforme.

Poca inversin y mucho ahorro

energtico.

Fcil operacin y uso con seguridad.

En el molino de bolas con

revestimiento de cermica y bolas de

cermica, el tamao del producto

terminado no agregar contenido de

hierro.

Desventajas:

La eficiencia de molienda bajo (80,0% de la

energa disponible se pierde como energa

trmica (calor), el ruido y la vibracin).

El aumento del consumo de energa.

Diseo compacto para no: molienda,

separacin, secado.

La falta de control de calidad

Bajo volumen procesado y fcil de

tener exceso de trituracin

Velocidad de funcionamiento de baja

Sus costos varan entre 3000 y 90000 dlares.

- Molino de rodillos lisos:

Es muy utilizado en las plantas de molienda

de cemento (va seca). El molino consta de

tres rodillos moledores grandes, los cuales

son mantenidos a presin por medio de

cilindros hidrulicos, sobre un mecanismo

giratorio con forma de disco sobre el que

existe una huella. El material a moler se

introduce a travs de una boca de

alimentacin ubicada al costado de la

estructura principal, y cae directamente en las

huellas de molido (pistas).(Liming, s.f.)





Figura 5. Molino de discos lisos.

Ventajas:

Producir un producto final que

disponga de una distribucin de

tamao fino.

Producen poco polvo durante la

operacin.

Puede regular fcilmente las

diferencias de presin

Desventajas:

Deterioro de la calidad del material

Marcha brusca

Requiere escarificar entre capas

Sus costos varan entre 10.000 y 300.000

dlares

- Molino de discos:

El molino de Discos consiste en dos discos,

lisos o dentados, que estn enfrentados y

giran con velocidades opuestas; el material a

moler cae por gravedad entre ambos.

Actualmente no se utiliza. Este tipo de

molinos ha ido evolucionando hacia el

molino que hoy conocemos como molino de

rodillos.(XSM, 2011)

Figura 6. Molino de discos tipo casero.

Ventajas:

Puede reducir fcilmente el tamao

de las partculas secas o hmedas.

El sistema de alimentacin no es

complicado y se puede aadir agua

para facilitar la molienda.

Es de fcil manipulacin y

mantenimiento.

Desventajas:

El tamao de partculas no es

homogneo.

Produce contaminacin del producto

final

Es difcil regular el tamao de

partcula de acuerdo a la alimentacin

y separacin de los discos.

Su costo es elevado por la

complejidad en su construccin.

Sus costos varan entre 4000 y 200000

dlares.

- Molinos de Martillos:





La reduccin de tamao de las partculas se

consigue mediante el impacto entre los

martillos en rotacin, las partculas y un

deflector montado en la cubierta del molino.

Este molino tambin es adecuado para el

secado y molienda criognica. El material

puede ser alimentado por alimentador de

tornillo de velocidad variable, por

alimentacin neumtica o alimentacin por

gravedad. Estos molinos son de alta eficiencia

y estn diseados para la reduccin del

tamao de productos blandos a semi-duros y

estn disponibles en varios tamaos ya que

este molino est presente en todo tipo de

empresa. (Micron, 2013)

Tiene usos la industria alimenticia en la

trituracin de soja, trigo, arroz, maz, harinas,

pan rallado y cualquier otro producto seco y

slido. En otro tipo de industrias se usa en el

canto rodado, plsticos, cartn, cscaras,

extractos de tanino y cualquier otro material

slido.El equipo se puede proveer con mallas

intercambiables de diferentes medidas a

pedido. Todo el equipo se construye en Acero

al carbono o inoxidable AISI 304 / 316 segn

su necesidad. (Mecnica, 2007)

Figura 7. Molino de martillos para pequea

empresa.

Ventajas:

1. Alta capacidad de produccin, alta proporcin de trituracin.

2. Bajo consumo de energa, el tamao de partcula uniforme.

3. Estructura simple, fcil de operar. 4. Bajo costo de inversin, facilidad de

operacin.(Balcazar Diaz & Guamba

Diaz, 2009)

Desventajas:

1. La calidad de la molienda no es buena si los granos presentan

humedad.

2. La molienda no es tan fina a comparacin a otros equipos.

3. Debido a que los martillos giran a gran velocidad, el molino est sujeto

a vibraciones sino se balancean

adecuadamente las cargas.

4. Pueden existir atascamientos entre la carcasa y los martillos si la

separacin entre los mismos no es la

adecuada. (Balcazar Diaz & Guamba

Diaz, 2009)

Su precio vara entre 5.000 a 120.000 dlares.

- Molino de Cono:

La Trituradora de cono o molino de cono es

tambin llamada trituradora Simmons. Esta

trituradora de esta serie es adecuada para

triturar minerales o rocas semiduros y duros.

Tiene la ventaja de ser de construccin fiable,

de alta productividad, ajuste fcil y menos

costos en la operacin. El sistema de

liberacin de resorte de la trituradora y un

sistema de proteccin de sobrecarga permiten

pasar por la cmara de trituracin sin daar a





la trituradora. Usa aceite seco, agua, dos tipos

de formacin sellado de piedra de yeso y

aceite para motores separados, asegurando un

rendimiento fiable. El tipo de cmara de

trituracin depende del tamao de la

alimentacin y la finura del producto

triturado, el tipo estndar se aplica a

trituracin media, el tipo mediano se aplica a

trituracin media o fina y la de tipo cabeza

pequea se aplica a trituracin fina.

Figura 8. Molino de cono.

Ventajas:

De construccin fiable

De alta productividad

Ajuste fcil

Costo de operacin bajo

Desventajas:

Crea material heterogneo

Mantenimiento dispendioso y

constante

Su costo vara entre 2000 y 50000 dlares

- Trituradora de mandbulas:

La trituradora de mandbula se destina

principalmente al uso de la maquinaria

de trituracin de primer nivel o primaria

(trituracin gruesa y media), clasificada en el

modelo de oscilacin sencilla, modelo de

oscilacin compleja y el modelo de oscilacin

mixta.

La trituradora se clasifica generalmente en el

tipo de oscilacin compleja y la sencilla,

destinndose principalmente a la trituracin

gruesa y media. En los ltimos aos, ha

aparecido la trituradora de oscilacin mixta,

destinada a la trituracin fina; as como la

trituradora fuerte de ferrocromo a micro

carbono, que tiene alta intensidad de

trituracin y alta dureza.

Figura 9. Trituradora de mandbulas.

Ventajas:

Alta relacin de reduccin

Alta produccin

Granulosidad homognea

Estructura sencilla y fiable

Mantenimiento econmico y fcil

Desventajas:

Se limita a trituracin media y gruesa





No se recomienda para materiales

con resistencia a la compresin

mayor a 300MPa

Su costo oscila entre 12000 y 200000 dlares.

Elementos importantes en la molienda:

1. Velocidad crtica.

La velocidad crtica para un molino y sus

elementos moledores es aquella que hace que

la fuerza centrfuga que acta sobre los

elementos moledores, equilibre el peso de los

mismos en cada instante. Cuando esto ocurre,

los elementos moledores quedan pegados a las paredes internas del molino y no ejercen

la fuerza de rozamiento necesaria sobre el

material para producir la molienda. El

molino, entonces, deber trabajar a

velocidades inferiores a la crtica.

2. Relaciones entre los elementos variables de los molinos.

El dimetro del molino, su velocidad, y el

dimetro de los elementos moledores son los

elementos variables del proceso. Teniendo en

cuenta que en la molienda se emplean

elementos moledores de distintos tamaos,

las relaciones entre los elementos variables

son:

A mayor dimetro de bolas, mayor es la rotura de partculas grandes

(percusin).

A menor dimetro de bolas, mayor es la molienda de partculas pequeas

por una mayor superficie de los

elementos moledores (friccin).

A mayor dimetro de bolas, mejora la molienda de material duro

(percusin).

Para igual molienda, a mayor dimetro del

molino o mayor velocidad, menor el dimetro

necesario de bolas.

3. Tamao mximo de los elementos moledores.

En los molinos de barras y bolas, los

elementos moledores no tiene todos el mismo

tamao, sino que a partir de un dimetro

mximo se hace una distribucin de los

mismos en tamaos inferiores. Para estos

molinos se alimenta mximo hasta un 80% de

su capacidad.

4. Volumen de carga.

Los molinos de bolas y barras no trabajan

totalmente llenos. El volumen ocupado por

los elementos moledores y el material a moler

referido al total del cilindro del molino, es lo

que se denomina Volumen de Carga:

Habitualmente es del 30% al 40%, y de este

volumen, el material a moler ocupa entre una

30% a un 40%.

5. Potencia.

La potencia mxima se desarrolla cuando el

volumen de carga es del 50%

aproximadamente, sin embargo, generalmente

se trabaja entre un 30% y un 40% ya que

como la curva es bastante plana, la potencia

entregada es similar a la del 50%.

6. Tipos de Molienda: hmeda y seca.

La molienda se puede hacer a materiales

secos o a suspensiones de slidos en lquido

(agua), el cual sera el caso de la molienda

Hmeda. Es habitual que la molienda sea

seca en la fabricacin del cemento Portland y





que sea hmeda en la preparacin de

minerales para concentracin. En la molienda

hmeda el material a moler es mojado en el

lquido elevando su humedad, favorecindose

as el manejo y transporte de pulpas, que

podr ser llevado a cabo por ejemplo con

bombas en caeras. En la molienda hmeda

moderna, luego del proceso de

desintegracin, la clasificacin de partculas

se llevar a cabo en hidrociclones y si se

desea concentrar el mineral se podr hacer

una flotacin por espumas. El lquido,

adems, tiene un efecto refrigerante con los

calores generados en el interior. (Facultad de

Ingenira, 2012)

Bibliografa

Balcazar Diaz, M. E., & Guamba Diaz, J. P.

(2009). Diseo de un triturador de

Cacao. Quito.

Codols. (s.f.). Codols, Solids processing.

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Facultad de Ingenira, U. d. (2012). Molienda.

Buenos Aires, Argentina.

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Superior de Calkin en el Estado de

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Mecnica, I. (2007).

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