f,J.1 ASfECIOS TECNICOS GENERALES DE LA CONMINUCION ~

Seusa el concepto de conminucion para identificar los procesos que tienen que ver con Ia acci6n de reduccion de tamafio de los min era.: les y que permiten fiberar las especies valiosas contenidas en ellos. Seg(m este concepto, Ia tronadura en Ia mina es el primer proceso de conminucion en fa linea de operaciones de mina y planta. Para el control metalurgico, operacional y chequeo de las caracterfsticas de disefio de una planta de conminucion de minerales, es importante contar con toda Ia informacion necesaria para realizer los balances de materiafes en cada punto del proceso. Esto es importante, ya que as una manera indirecta de verificar que los equipos, habitualmen­te enlazados entre sf por un sotisticado sistema de automatizacion y control, se encuentren operando dentro de los margenes de lo di­sefiado y poder detectar cualquier variacion en algunos de los pa­rametres operacionales habituates, como puede ser, por ejemplo, Ia granulometrfa de alimentacion y descarga de algun circuito del pro­ceso o el porcentaje de solidos de Ia pu!pa en un determinado punto del proceso. De esta forma se podrii determiner de una manera riipida cual es Ia fuente que esta ocasionando el problema.

Desde Ia mina hasta las distintas etapas de chancado se estara operando en seco, sin agua. Desde Ia alimentaci6n a Ia molienda en adelante, siempre se estara operando con pulpas, por !o que es de primordial importancia tener un amplio conocimiento sobre Ia ruta a seguir para obtener Ia informacion requerida para realizar y revisar los calculos que se requieran, pero si nose cuenta con el equipo y Ia literature necesaria, esto se puede volver muy complicado e implica invertir mayor tiempo en Ia realizaci6n de los calculos de verifica­cion.

El mineral proveniente de Ia min a tiene un tamafio variado, por lo que el objetivo del chancado, Ia primera etapa de Ia conminuci6n a eje­cutarse en Ia planta, es reducir el tamafio de los fragmentos de roc as enviados desde Ia min a hasta obtener un tam a no uniforme maximo de 72 pulgada, aproximadamente 1,27 em. Para Ia reduccion del tamano se utilizan los chancadores, que son equipos mecanico-electricos de grandes dimensiones. En estos equipos, los elementos trituran Ia roca mediante movimientos de atricion y estan construidos en aleaciones especiales de acero de alta resistencia. Todo el manejo del mineral en laplanta sa realiza mediante correas transportadoras, desde Ia ali­menta cion proveniente de Ia mina hasta Ia entrega del mineral como producto chancado a Ia etapa siguiente.

El o bjetivo. de Ia c onminu.cion es Ia redu c cion delta rna fio de ias roc~i . Segun esto, Ia primera pregunta que surge es por que Ia accion no se hace de una sola vez. Es decir, que un equipo tome una roca de mineral y lo convierta en fino en una sola etapa.

Desafortunadamente, no se ha podido hasta Ia fecha desarrollar un equipo capaz de realizar todo el proceso de chancado de una sola vez, para todos los tipos de materiales. Por esto, en Ia mayorfa de las aplicaciones son necesarias varias etapas de fragmentaci6n y mas de un equipo.

El hecho de que existan chancado y molienda y no solo uno de ellos, responde ados motivos muy claros: factibilidad tecnica y econ6mica. Existe un limite de tamano de las particulas de mineral hasta don­de los chancadores son eficientes y pasado este limite realizan muy poco trabajo en comparacl6n con Ia energfa consllmida. Para este caso, de los tamanos mas finos, existen los molinos que realizan Ia reduccion de tamano del mineral con un rendimiento mucho major que los chancadores.

Lo que se debe hacer en definitiva, es elegir los equipos adecuados que permitan conseguir Ia reduccion de tamano requerida y ubi carlos en un circuito de tal manera que juntos proporcionen Ia disminuci6n de tamano necesaria para el proceso siguiente.

La resistencia que opone el mineral a Ia fragmentacion es fundamen­tal, ya que afecta, por un lado, Ia razon de reduccion de tamano y, por otro, define que tipo de maquina se debe utilizar para el trabajo requerido.

Un material con bajo fndice de trabajo es facilmente fragmentable, por lo que Ia raz6n de reduce ion del chancador es alta, disminuyendo­se las eta pas necesarias de fragmentaci6n de Ia planta de chancado. Por el contra rio, si un material tiene un In dice de trabajo alto sera im­posible utilizar una abertura de salida muy estrecha, para no producir sobrecargas, con lo que se necesita mayor cantidad de etapas de fragmentacion para alcanzar el tamano de producto deseado.

De lo anterior .se puede inferir que Ia resistencia a Ia fragmentaci6n es una propiedad muy importante del mineral, a tratar yes fundamen­tal determinarla. En el diseno del proceso .de chancado es primordial conocer las caracteristicas del mineral, ya que dependiendo de estas habra un tipo de chancador que~resulte ser Ia mejor opci6n, un tipo de

circuito caracteristico, una cantidad de eta pas de chancado optima, etc.

Cuatro son los factores de importancia para Ia elecci6n del chanca· dor adecuado: el tipo de mineral a tratar, el taman a de Ia alimentaci6n, Ia capacidad y las caracterlsticas requeridas para el producto final del chancado. De estos facto res, solo los dos primeros estan relacio­nados directamente con el mineral, ya que los otros tienen relacion directa con Ia maquina escogida.

Como referencia, cabe destacar que las empresas proveedoras de equipos para chancado, tienen sus propios laboratories de prueba en los cuales desarrollan los estudios de man era de definir el coniporta­miento de sus maquinas con el material en cuestion. Gada proveedor realiza las pruebas que estima convenientes para Ia a plica cion en es­tudio, pudiendo presentarse el caso en que dos proveedores distintos realicen pruebas diferentes a base de su experiencia.

La veracidad de los resultados de las pruebas con respecto a Ia to­talidad del material a chancar, dependera de Ia representatividad de Ia muestra tomada. Los costas asociadas a Ia toma de muestras se pueden comparar con los costas de obtener resultados errados; por ende, invertir en Ia correcta toma de muestras, es importante.

Cuando un chancador comienza a funcionar, su rendimiento va de acuerdo a Ia reducci6n entre Ia abertura de Ia camara de alimen­taci6n y Ia abertura de su descarga. A medida que el material pasa por Ia camara de chancado con elfin de ser reducido de tamano y el equipo no consigue tal objetivo, se disminuye Ia abertura de Ia des­carga del equipo de manera de alcanzar tal necesidad. Cuando un equipo chancador con su abertura mas pequena no puede reducir de tamaiio el mineral con que se le alimente, es necesario definir otro equipo con el cual alcanzar Ia granulometria deseada. De aqui que exista habitualmente en las plantas de chancado eta pas de chancado prima rio, secunda rio, terciario y eventualmente tambien una etapa de chancado cuaternario.

El proceso de chancado sigue hasta que se llega al punta en el cual a(m nose alcanza el tam a no deseado de Iibera cion y donde los tama­nos necesarios solo se logran por media de Ia molienda. Cabe des­tacar que si se insiste en Ia utilizacion de un determinado equipo es posible que se !ogre reducir el tamano hasta lo deseado, pero econ6-micamente noes viable en razon a su perdida de capacidad y mayo.r

consumo de sus piezas de desgaste. Por este motivo es necesaria Ia · existencia de los procesos de chancado y molienda, los que juntos logran el objetivo de Ia conminucion, con lo cual el mineral con un tamaiio yforma dados recien logra Ia liberacion de Ia especie util que se busca.

La reduccit'in de tamano de minerales se realiza normalmente para liberar los minerales de valor desde Ia roc a donde estan depositados. Esto significa que se debe lograr un tamano de liberacit'in, normal­mente en un intervalo de 100 a 10 micrones. Ver curva 1 en Figura 2.1. Si el material es un no metalico como calcita, feldespato u otros, el valor esta normalmente en Ia produccion de polvo muy fino. Ver curva 2 en Figura 2.1 Para poder maximizar el valor en Ia reduccion de tama­no de rocas y minerales se necesitan chancado y molienda en varias combinaciones, las que se mostraran mas adelante.

Chancador giratorio primario

Chancador ide co no

Chancadores/lmpactores // . / ~

Chaincador de m:a

10mm 10mm

USI toomieron

' ;;,' ;/,',,,";'

1mm 100micrones 10 micrones 1 micrOn

Figura 2.1

Existen varios tipos de chancadores, cada uno de los cuales tiene un trabajo especifico a realizar, ya sea en Ia fragmentacion de rocas de grandes tamaiios, chancadores giratorios y de mandfbulas o en Ia fragmentaci6n de material de tam a no intermedio, chancadores de cono y chancador de rodillos, o en Ia fragmentacion de tamanos pe­quefios, chancadores de rodillos, chancadores de martillos e impac­tadores de eje vertical.

Caqa uno qe estos equipcrs tiene un campo especffico de apticacion, lo que no implica necesariamente que no put;~Qil realizar otra funcion m~s quela que le corresponee. Todo.cl:lancadnr, sin embargo, siam­pre va a' ser eonveniente. utilizarlo. en los caso!) en que existan con­diciones para ello. Esto es importante, ya que s.i bien un chancador puede fragmentar todo tipo de roca, esta fragmentaci6n tiene que efectuarse en forma economic a.

Todas las operaciones de reduccion de tamano, tanto en chancado como en molienda, se determinan por las caracterlsticas de alimen· tacion de los minerales que ingresan al circuito. El parametro mas importante que es necesario conocer para el diseno de circuitos de chancado y molienda, es el indica de trabajo del mineral que corres· ··· ponde a su capacirlad para ser chancado o molido. Los valores para algunos materiales de alimehtaci6n tlpicos de circuitos de chancado y/o molienda se muestran a continuacior en Ia Tabla 2.1.

Otro :de 11os facton~s que influyen en la imposibilidad de reaHzar ~~ chancado de una, sola t;lta,pa es fa ~ompa~taci<)n,a,toraf!1iento, atas­camiel\to de !n.ineral o atollamiento del chancador que his distintas caracterf!)ticas de los dif~rentes minerales producen en estos equi­pos de reduccion de tamano en seco. Una medida de Ia compacta­cion del mineral es Ia diferencia entre Ia densidad real y Ia densidad aparente del mineraL Mientras mayor es esta diferencia, menor es Ia compactaci6n.

Tal como ya se ha mencionado, todas las operaciones de reducci6n de tamaFio tanto en chancado como en molienda se realizan por eta­pas. Todos los equipos involucrados, ya sean chan cad ores o molinos, tienen una relacion diferente entre los tamanos de alimentaci6n y descarga. A Ia relaci6n entre el tamano de alimentaci6n y el tamano de descarga de cualquier equipo de conminuci6n se Ia llama "raz6n qereducci6n".

En Ia Figura 2.2 se muestran algunos equipos y sus valores tfpicos de razon de reducci6n.

Chancadores de compresion lmpactores {modelo horizontal)

Mandibula 3-4

g~~~g~~ :.-: 1 0-15

lmpactores (modelo vertical) Molinos de (modelo tambor)

3-ll Barra 100 Bota 1000 AG&SAG 5000

Figura 2.2

Todos los chancadores tienen una raz6n de reducci6n limitada en el senti do que Ia reducci6n de tamafio global del circuito se va a realizar en eta pas. La cantidad de eta pas esta guiada por el tamafio de Ia ali­menta cion y el producto final requerido, como puede visualizarse en el siguiente ejemplo. Para un tamafio de material de alimentaci6n de F80 = 40ll mm corres­pondiente a roca de voladura, tamafio 80% men or que 400 mm. Tamafio deseado de producto: P 80 = 16 mm correspondiente a mineral de alimentaci6n de molino de barras. Raz6n de reducci6n total R = F8ofP80= 400/16 = 25. Raz6n de reducci6n en etapa prima ria Rl = 3. Raz6n de reducci6n en etapa secundaria R2 = 4. Raz6n de reducci6n en 2 eta pas de chancado: R1 x R2 = 3 x 4 = 12.

16 32 64 125 ~0 500 ,1000 mm

Dos etapas no son suficientes. Se necesita una tercera etapa de chancado.

Ya que se deben usartres eta pas, se puede disminuir un poco Ia raz6n de reducci6n en cad a etapa, dando mayor flexibilidad al circuito.

Por ejemplo: Raz6n de reducci6n primera etapa R1 = 3. Raz6n de reduccion segunda etapa R2 = 3. Razon de reduce ion tercera etapa R3 = 3. Juntas, estas tres eta pas dan R1xR2xR3 = 27 =reduce ion suficiente.

Etapa II Chancador de cono

Etapa Ill Chancador de co no

Tasa de reducci6n 1:3.

Tasa de reducci6n 1:3

F,igura 2.3

En todas las operaciones de plantas de chancado-molienda, el va­lor de eficiencia se logra con el producto fino obtenido, tfpicamente bajo 100 micrones equivalente a malla 150. Normalmente el numero de eta pas de chancado se puede reducir dependiendo del tamaf\o de alimentaci6n que acepta Ia etapa de moiienda primaria.

a 1m molino

Chancado de 3 etapas "clasico" previo a ingreso al molino de barras Chane ado prima rio

Chancado secundario Trituraci6n en seco o humedo

Figura 2.4

Chancado de 1-2 etapas tfpico previo a ingreso al molino AG-SAG Chancado 1 primario +

"Directo" ,.---...,-.....,-i Chancado t '--T-rit-u-ra..,.c-i6_n_p-ri-maria prima rio

Trituraci6n prima ria

Chancado secundaril'·o

Ch~ncado l · pnmano

Trituraci6n

Jf "Chan carlo detamafio

crftico" desde

Ia descarga del molina

Figura 2.5

AI tener ya definida Ia cantidad de eta pas de chan cad-a, se pu!lde comenzar a seleccionar el chancador adecuado para cad a etapa de reducci6n de tamai'io. Dependiendo de las condiciones operaciona­les, tamaf\o de ali menta cion, capacidad, dureza, etc., siempre existen algunas opciones. En el caso de los chancadores primarios estacio­narios, ya sea en superficie o subterraneo, se tienen como opciones:

Chancadores estacionales- de superficie y subterraneos

Giratorio prima rio De mandlbula De impacto Figurp 2.6

Para minerales blandos, Ia: primera opci6n es normalniente un chan­cador de impacto horizontal, si es que Ia capacidad necesaria no es muy alta. Para un mineral mas bien duro las opciones de elecci6n estan entre un chancador giratorio o uno de mandibula. Siempre es bueno aplicar las siguientes reg las de disei'io:

- Regia 1: Siempre utilizar una chancador de mandibula si se puede, ya que es Ia alternativa mas economic a.

- Regia 2: Para bajas capacidades utilice un chancador de mandi­bula y un martillo hidn1ulico para el sobretamaf\o.

- Regia 3: Para altas capacidades, uti lice un chancador de mandf­bula con una apertura de alimentaci6n grande.

- Regia 4: Para capacidades muy altas, utilice un chancador giratorio.

En general todos los chancadores son normalmente dimensionables a partir del tamano maximo de alimentaci6n. Para un determinado ta­mai'io de mineral de alimentaci6n, sabiendo su capacidad se puede seleccionar el equipo adecuado.

El dimensionamiento adecuado de cualquier chancador no es fiicil y los graticos que se muestran mas adelante son solo una guia. Estos, al igual que el ej.emplo que presentamos acontinuaci6n, son obteni­dos del metodo de dimension(!miento que utiliza Metso Minerals, y las siglas de los graficos correspondiim a los mo.delos de sus chan­cadores.

Ejemplo: eonsiderar qu11 Ia alimentaci6n a un chancador primario a definir es mineral de roc a dura de vo.ladura con un tamafio maximo de 750 mm. Su capacidad necesaria debe ser de 2000 t/h.

Para el ejemplo, Ia selecci6n correcta es de tipo superior a un chan­cador S60-89.

Alimentaci6n, tamai'io maximo en mm (pu!gadas; dividir por 25}

Capaeidad t/h 1000 2000 3000 4000

Figura 2.7

Capacidad t/h

Figura 2.8

tlh

En un circuito de chancado, normalmente, Ia segunda etapa comien~ za a tener importancia para el control del tamafio. Debido a esto, en Ia mayorla de los casas, el chancador de mandfbula queda descalifi­cado como chancador secunda rio etapa en Ia que se utiliza con mas eficiencia el chancador de cono estandar.

Comparado a otros tipos de chancadores, el chancador de co no cuen­ta con algunas ventajas, que io hace muy adecuado para Ia reduce ion de tamano y forma de su producto final. La raz6n es Ia forma de Ia camara de chancado y las posibilidades que posee para cambiar las aberturas de Ia alimentaci6n y Ia descarga durante Ia operaci6n.

Superior eoncava

Angulo de contractaci6

Figura 2.10

Chancadores secundarios - Tamafio de alimentaci6n vs capacidad - modelos GPS.

Alimentaci6n, tamafio maximo en mm (pulgadas: dividlr par 251

Capacidad t/h

250 500 750 1000

Figura 2.11

Chancador de cono- Tamano de alimentaci6n vs capacidad- mode­los HP y MP.

Alimentaci6n, tam a no m.~ximo en mm (pulgadas: dividir par 25)

Capacidad t/h

250 500 750 1000

Figura 2.12

Impactor secundario- tamano de alimentaci6n vs capacidad modelos NP.

Figura 2.13

Dentro de todos los circuitos de chancado, Ia etapa de chancado ter~ cia rio es Ia que requiere de mayor certeza en su disefio. El tamano final del producto de esta etapa es fundamental en el exito de Ia etapa siguiente de Ia molienda.

Para circuitos de chancado con roca mineralizada dura, como es lo habitual en minerfa en Chile, hay solo dos opciones: los chancadores de cono o los chancadores de impacto de eje vertical o VSI.

Chancadores de cono terciarios- serie GP Tamano de alimentaci6n vs capacidad

t/h

Figura 2.14

Chan cad ores de co no terciarios- series HP y MP Tamano de alimentaci6n vs capacidad

25 125 250 375 500 625 750 900

t/h

Figura 2.15

Chan cad or VSI- Tamano de alimentaci6n vs capacidad

ChancadorVSI-

70

60

50

40

30

20

10 t/h

Rgura 2.16

Para determiner consumes de ener:gia en operaciones de chancado, existen conceptos equivalentes al fndice de trabajo convencional­mente empleado en circuitos de molienda. En el caso de circuitos de chancado se le denomina coeficiente de chancado y se define me­diante Ia siguiente ecuaci6n:

Cch (Kw- hr I TCS} (10 rVP80 ) - (10 I mD)

Juan Zegarra West (1990) sostiene que Ia comparaci6n directa del fndice de trabajo de Ia molienda Wi frente al coeficiente de chancado Cch muestra que, en el caso de muchas plantas, el coeficiente de chancado es mayor que el !ndice de trabajo, indicando Ia existencia de dificultades para Ia transformaci6ni de energfa en reduce ion de tamano de particula.

Otra forma de expresar Ia efieiencia es el cuociente entre energia unitaria de trituracion, Kw-hr/TC, y el radio de reduce ion, Rri = F80 I P80. Con este criteria es posible concluir el principia basico de que Ia energia es mas eficientemente em plead a en las etapas de trituracion trente a Ia siguiente molienda.

En 1990, J. Zegarra realiz6 un estudio ace rca de Ia racionalizaci6n del uso de energfa en plantas de chancado. AI respecto, sostiene que Ia baja eficiencia de utilizaci6n de energia en los circuitos de trlturaci6n se debe a:

- Baja eficiencia del harneado debido al efecto combinado o individual de tratamiento de minerales humedos en harneros de un solo piso o deck con reducida area efectiva.

- Deficiente estado mecanico de las unidades de chancado y utilizacion de motores sobredimensionados en algunos casos.

- Empleo de circuitos abiertos para superar el problema anterior o por disefio original de Ia planta.

Adicionalmente, sefiala que Ia eficiencia de. utilizaci6n de energia en los c ire uitos de chan~:ada repono :ser me nor que Ia correspondiente en las etapas de molienda. En et 70%. de los casas, Ia menor eficien· cia detectada exeede !!mites normales, debienclo constituir p:riorita­riamente areas de trabajo para optimizar condiciones y redl!cir cos-

tos operatives. AI respecto, sugiere que es condicion fundamental realizar mantenimiento completo de los equipos, sobre todo cuando el desgaste de las piezas excede elllmite permisible y que cornproll)ete seriamente Ia normal opera cion de las plantas.

Los harneros son los equipos que se usan comunmente en las eta pas de chancado y molienda para control de tamano por media de Ia se­paraci6n del mineral de alimentacion en dos o mas productos cada uno de tam a nos similares entre sL Esta separacion se puede realizar en seco o en humedo.

Es sabido que ni los chancadores ni los molinos son equipos demasia­do exactos en su trabajo de reducci6n de tamano y normalmente se generan muchas fracciones de diferentes tamanos que quedan mal clasificadas y presentes erroneamente en Ia fraccion de oversize o descarga.Utilizando el controloptimo de tamano a traves de equipos de clasificacion, el resultado puede mejorar tanto en cuanto a Ia ca­pacidad, como al tamafio yforma de Ia particula.

El rendimiento de los harneros se caracteriza por tres para metros:

• Movimiento. • lnclinacion. • Medias de clasificacion.

Formando un !echo de material sobre Ia malla de un harnero, el ma­terial se estratificara cuando el movimiento del harnero reduzca Ia trice ion interna en el material. Esto signiticara que las particulas mas fin as pod ran pasar entremedio de las de mayortamafio, dando Iugar a una separaci6n notoria entre tamanos de partfculas.

Estratificaci6n

Separaci6n

Si se utiliza Ia doble inclinaci6n que se usa para estratificaci6n, desde 10-15° hasta 20-30°, se tiene a las particulas pasando en caida libra y significa que nose esta creando una capa de partfculas en Ia malla del harnero. Las partfculas se harnearan en forma directa a traves de Ia malla, dando mayor capacidad o una instalaci6n mas compacta. Su uso 6ptimo es cuando una gran cantidad de finos tiene que ser retirada en forma rapida.

•• ••• ·~ . ~~~ •.. Figura 2.19

Existen variados modelos de harneros que se pueden redueir~Lcuatro tipos, como los que se muestran a continuacion. De estos, el80%de los que se us an mundialmente en mineria son del tipo de harneros por estratificacion de inclinaci6n simple.los demas son modelos de incli­naci6n doble, triple o multiple, en donde el colado por estratificaci6n y caida libra se combinan para diferentes aplicaciones.

• Harneado de estratificaci6n. • Movimiento circular. " lnclinaci6n de 15°. • Se mantiene como lfder para hameado selective.

Figura 2.20

!nc!ir;aci6n

• Harneado por caida libre. • Compacta, su alta capacidad se paga por selectividad men or. • Tipico en circuitos de plantas de chancado.

Figura 2.21

!ncHnaci6n

• Comb ina capacidad y selectividad. • Harnero de control tipico para fracciones de productos diferentes .

• Harnerobanana. • Harnero de capa delgada. • Muy usado en minerfa de carbon y metalica.

Figura 2.23

El dimensionamiento de los harneros es un proceso que toma tiempo y experiencia para su calculo, aun para los especialistas. Para tener una idea sobre capacidades de instalaciones en operacion o sus ca­rencias se puede usar Ia Tabla 2.2; que se muestra a continuacion. Esta tabla relaciona las capacidades de harneado por estratificacion para harneros que utilicen malla de alambre como medio de clasifi­caci6n.

Ejemplo de aplicaci6n: Considerar un harnero de un solo deck. Tame­no de alimentaci6n 50%- 2 mm. Capacidad de alimentaci6n 90 tons/hr. Corte requerido 2 mm.

De Ia Tabfa 2.2 se selecciona un harnero de 4,8 x 2,1 mts con 10,0 m2

de ~rea.de harneado. · ·

La selecc ion del tipo y tamafio correcto del ha rnero en c ualquier a pH· caci6n de clasificaci6n es importante. De igual trascendencia es Ia correcta selecci6n del medio de harneado. Esto se relaciona no solo con las aberturas correctas respecto al tamafio de corte requerido para una mayor eficiencia de clasificacion, sino tambien al tipo y ca­lidad del material de construcci6n de las mallas y/o paneles que se construyan para armar el harnero y prevenir el excesivo desgaste en Ia opera cion de este. A continua cion se muestra una pequefia gufa de seleccion para Ia selecci6n del medio de harneado.

Regia general para grosor mfnimo:

Tamafio max. de alimentaci6n = Grosor de Ia malla 4