molienda semiautogena

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA PROCESOS INDUSTRIALES II

MOLIENDA SEMIAUTOGENA (SAG)

1.0-

INTRODUCCION El procesamiento de minerales ha llegado a desarrollar tecnologas que hacen comercialmente vi a-

ble la explotacin de minerales con bajo contenido de especies tiles. Esto es particularmente significativo en Chile, porque las leyes de mineral de cobre han llegado a bordear el 1 %. Estas tecnologas no slo son significativas para el procesamiento de minerales de cobre, sino de todos los metales tecnolgicamente importantes, con la sola excepcin del hierro y aluminio. En muchos casos, las mencionadas tecnologas consideran una etapa de concentracin, d iseada para eliminar tempranamente la mayora del material estril que viene en el mineral. Una gran cantidad de procesos de concentracin requiere de slidos finamente molidos; este es el caso de los actuales mtodos de procesamiento comercial de los minerales sulfurados de cobre, que constituyen la mayora de los que estn en explotacin actualmente en Chile. Se ha desarrollado la molienda semiautgena (SAG) a gran escala, precisamente como una de las respuestas al problema de procesar cantidades crecientes de minerales cada vez ms pobres. En Chile en la actualidad funcionan molinos SAG de gran tamao para procesar minerales de cobre y hay un nmero creciente de estos molinos considerados en proyectos en distinta fase de ejecucin. Se puede esperar, entonces, que una cantidad creciente del mineral que se procesa en Chile, lo sea en molinos SAG. Las plantas de molienda SAG se disean con pocos equipos de gran capacidad de procesamiento, su ventaja reside en que con pocos equipos se reemplaza a una batera enorme de equipos tradicionales de chancado, molienda de barras y bolas; a su vez, esta caracterstica convierte a los molinos SAG en los ejemplos casi ideales de equipos crticos, cuyo funcionamiento continuo y estable es un requisito indispensable para asegurar la rentabilidad de las operaciones de procesamiento de minerales.

Las rutas principales de produccin de cobre son la pirometalurgia y la hidrometalurgia, la primera se usa esencialmente para los concentrados de cobre sulfurado, mientras la hidrometalurgia se aplica a los minerales oxIdados. En nuestro pas los minerales sulfurados originan la gran mayora del cobre producido, en la actualidad un 90% del total, que debe procesarse por los procesos de fusin, conversin y refinacin a fuego, ya sea para la produccin de nodos o de cobre de refino a fuego.MOLIENDA SAG Pgina 1 / 39


Los procesos de fusin-conversin de concentrados de cobre pueden considerarse qumicamente como una progresiva oxidacin del fierro y el azufre contenidos en el concentrado. La razn termodinmica fundamental que posibilita la produccin de cobre metlico mediante esta secuencia de procesos oxidantes es la mayor afinidad del fierro por el oxgeno, relativa a la del cobre.

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2.0

DIAGRAMA GENERAL DE PROCESO EN PLANTA SULFUROS

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2.1 2.2

PROCESO MOLIENDA SEMIAUTOGENA (SAG) DESCRIPCIN DEL PROCESO Y DE LOS EQUIPOS Un circuito de molienda de sulfuros diseado para procesar un promedio de 60.000 toneladas

mtricas de mineral por da, los 365 das del ao, que equivalen a 21.900.000 toneladas mtricas por ao, a una disponibilidad proyectada de la planta del 90 por ciento. El mineral contiene en promedio un 2 por ciento de cobre aproximadamente; el 92 por ciento del cobre se recupera durante la operacin de procesamiento del mineral como un concentrado de flotacin que contiene de un 30 a un 45 por ciento de cobre. El propsito del circuito de molienda es moler las partculas de mineral lo suficientemente pequeas como para liberar las partculas de mineral de cobre de la ganga, o roca husped (vea la Figura 1). Una vez que los minerales estn libres (liberados), el proceso de concentracin por flotacin los separa de la roca. FIGURA 1 LIBERACIN DEL MINERAL

El chancador recibe el producto extrado de la mina y lo chanca de modo tal que el tamao mximo del mineral chancado sea de 300 mm de dimetro. Una correa transportadora de la pila de acopioMOLIENDA SAG Pgina 4 / 39


de mineral grueso de sulfuros lleva el mineral chancado hasta una pila de acopio de mineral grueso cubierta. La correa de alimentacin de la pila de acopio se descarga sobre una correa telescpica (mvil), que luego se descarga sobre la pila de acopio, la pila de acopio tiene una capacidad mxima de 190.000 toneladas mtricas y una capacidad til total de aproximadamente 60.000 toneladas mtricas. La capacidad til es el tonelaje que los alimentadores de correa pueden sacar de la pila de acopio sin la ayuda de topadoras. Existen dos lneas de molienda idnticas, cada una con un molino SAG (molienda semiautgena) y un molino de bolas, los circuitos de molienda reducen el mineral hasta que el 80 por ciento pase los 115 a 150 micrones (dependiendo del tipo de mineral), esto significa que despus de la molienda, el 80 por ciento del mineral es suficientemente pequeo como para pasar a travs de una malla con aberturas de 115 a 150 micrones (0,115 mm a 0,150 mm). Reducir el mineral hasta este tamao de partcula libera la mayor parte de los minerales de cobre de la roca, proporcionando la reduccin de tamao necesaria para lograr la recuperacin de cobre diseada. Las instalaciones de la planta de sulfuros son monitoreadas y se controlan usando un sistema computarizado desde una consola local de control o sala de control central, ste sistema se denomina DCS o sistema de control distribuido. El DCS controla y monitorea tanto las funciones de los equipos como las variables del proceso. Esta descripcin del proceso incluye tres secciones principales: Recuperacin del mineral grueso Molienda primaria Molienda secundaria

Ver figura 9 (flujo de molienda), ste diagrama simplificado de los circuitos de molienda proporciona una descripcin grfica del proceso. El siguiente anlisis de los circuitos de molienda es especfico de la lnea de molienda N 1, sin embargo, el anlisis es aplicable a ambas lneas de molienda porque son idnticas.

2.3

RECUPERACIN DEL MINERAL GRUESO

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El proceso de molienda comienza cuando el mineral chancado de la pila de acopio es entregado al molino SAG, existen tres chimeneas de extraccin bajo la pila de acopio de mineral grueso hacia cada lnea de molienda, las cuales se han colocado de manera que minimicen la formacin de huecos y maximicen la capacidad de almacenamiento til; bajo cada una de estas chimeneas de extraccin hay un alimentador de correa que extrae mineral de la pila de acopio, en la Figura 2 es una vista simplificada, en seccin transversal, de la pila de acopio y de los alimentadores de correa.

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FIGURA 2 PILA DE ACOPIO DE MINERAL GRUESO Y ALIMENTADORES DE CORREA

2.4

PRINCIPIO DE OPERACIN PILA DE ACOPIO DE MINERAL GRUESO Y ALIMENTADORES DE CORREA La Figura 2 muestra una vista simplificada en seccin transversal de la pila de acopio de mine-

ral grueso. La pila de acopio es de forma cnica y los tneles conducen a la superficie desde la parte inferior de la pila de acopio, constan de tres chimeneas de extraccin en el techo de cada uno de los tneles. El mineral cae a travs de estas chimeneas sobre los alimentadores de la correa de abajo, las que dosifican el mineral a una velocidad controlada, sobre una correa que alimenta el molino SAG (vea la Figura 3 alimentador de correa), una parte del mineral en la pila de acopio est encima de las chimeneas de extraccin del alimentador para cuando los alimentadores estn en funcionamiento, el mineral (el almacenamiento til) fluye libremente hacia el interior de las chimeneas.MOLIENDA SAG Pgina 7 / 39


En la prctica normal los tres alimentadores y la correa telescpica ubicadas sobre la pila de acopio se hacen funcionar de modo que la pila de acopio descienda uniforme, cuando los alimentadores sacan mineral de modo que el cono sea arrastrado hacia abajo uniformemente, el mineral tiende a ser de tamao homogneo, si el mineral de la mina vara, esto reduce las caractersticas de oscilaciones rpidas del mineral y resulta una operacin ms uniforme de la planta.

Los alimentadores de correa son idnticos, cada alimentador es de 1,83 metros de ancho y de casi 12 metros de largo y es accionado mediante un motor hidrulico. Un motor elctrico hace funcionar una unidad de potencia hidrulica de velocidad variable, la unidad de potencia suministra fluido hidrulico presurizado al motor hidrulico, el cual acciona el alimentador a la velocidad deseada. Cada alimentador es capaz de suministrar un mximo de 1.427 toneladas mtricas por hora de alimentacin al molino SAG. La Figura 3 ilustra un alimentador de correa tpico, usado para la recuperacin de mineral grueso, los alimentadores arrastran mineral desde abajo de las chimeneas de extraccin de la pila de acopio y lo trasladan hacia los chutes de descarga, donde cae sobre la correa de alimentacin del molino SAG de mayor velocidad, para hacer esto, los alimentadores de correa continuamente desprenden una capa de mineral de la parte inferior de la pila de acopio. Las correas tienen una capa superior de goma muy gruesa para impedir daos por rocas cortantes.

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FIGURA 3 ALIMENTADOR DE CORREA

Las velocidades del alimentador se controlan automticamente para asegurar las tasas de alimentacin de mineral correctas hacia el molino SAG, la velocidad de cada uno de los alimentadores puede ser variada en forma proporcional para asegurar que se entregue la distribucin apropiada de mineral al molino SAG, al sacar mineral de los alimentadores en las proporciones apropiadas, el operador puede mantener una distribucin del tamao de alimentacin relativamente constante, el mineral sacado de los alimentadores puede cambiar de distribucin de tamao, dependiendo tanto del ajuste de la relacin de velocidad usado para cada alimentador, como tambin de la distribucin de tamao del mineral en la pila de acopio. El operador de molienda debe realizar revisiones visuales frecuentes de la descarga de mineraldesde los alimentadores, finalmente todo el mineral de la pila de acopio es procesado de modo que al cambiar las rela-

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ciones de los alimentadores el operador pueda efectuar un cambio a corto plazo en la distribucin del tamao de alimentacin. Normalmente, se hacen funcionar los tres alimentadores para mantener la capacidad til de la pila de acopio e impedir la formacin de huecos, las relaciones de los alimentadores se deben ajustar de modo que se mantenga el perfil de la pila de acopio.

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FIGURA 4 ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL ACCIONAMIENTO HIDRULICO DEL ALIMENTADOR DE CORREA

2.5

PRINCIPIO DE OPERACIN SISTEMA HIDRULICO DEL ALIMENTADOR DE CORREA El alimentador de correa es accionado mediante un sistema hidrulico de circuito cerrado,

llamado comnmente sistema de accionamiento hidrosttico, el sistema consiste en una bomba hidrulica que suministra el fluido hidrulico para accionar un motor hidrulico de alto torque y baja velocidad y la bomba hidrulica es accionada por un motor elctrico de 75 kW.

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La bomba est equipada con un regulador electrohidrulico que se usa para controlar el flujo de fluido hidrulico hacia el motor hidrulico, al proporcionar una corriente elctrica variable al regulador se pueden controlar tanto la direccin como la velocidad del motor hidrulico. La cantidad de corriente elctrica suministrada a la vlvula puede ser variada mediante el DCS, de ste modo la velocidad del motor hidrulico, y por lo tanto la del alimentador, se pueden controlar a distancia. El sistema se denomina sistema de circuito cerrado porque el aceite hidrulico se hace circular desde el depsito hacia la bomba hacia el motor hidrulico y luego se devuelve hacia la bomba, o bien hacia el depsito. El aceite hidrulico no abandona el sistema, se usan vlvulas de control de presin y de alivio de presin para una correcta operacin del sistema. En la Figura 4 se ilustra un esquema simplificado del sistema hidrulico. La bomba succiona aceite del depsito hacia el motor hidrulico y luego el aceite es filtrado a medida que retorna al depsito. Una parte del aceite caliente del circuito es desviada a travs de un filtro y enviada al enfriador de aceite-agua antes de regresar al depsito. El motor hidrulico es del tipo pistones radiales con un bloque de cilindros rotatorio y un eje hueco integral en una caja estacionaria, el bloque de cilindros est montado en cojinetes de rodillos fijos en la caja, un nmero par de pistones se localiza radialmente en orificios dentro del bloque de cilindros y el anillo de levas, el plato de la vlvula dirige el aceite entrante y el saliente hacia y desde los pistones que estn funcionando y cada pistn acta contra un rodillo de levas. Cuando la presin hidrulica est actuando sobre los pistones los rodillos de levas son empujados contra la inclinacin del anillo de la leva que est rgidamente conectado a la caja produciendo mediante esto un torque. La fuerza de reaccin es transferida por los cojinetes de rodillos de gua sobre los extremos del eje de los rodillos de leva hacia los dos platos de gua que se conectan al bloque de cilindros/eje hueco, de este modo se produce la rotacin con el torque proporcional a la presin en el sistema. Lneas principales de aceite y de drenaje conectan el motor hidrulico y la bomba hidrulica, el motor hidrulico est acoplado al eje del alimentador de correa a travs del bloque de cilindros firmemente montado en el brazo de torque, impidiendo que el motor hidrulico rote y transfiera el torque al alimentador.

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Hay sensores nucleares de nivel instalados en el chute de alimentacin encima de cada alimentador de correa, cada sensor detecta si hay mineral en la chimenea de extraccin encima de ese alimentador para proteger al alimentador de daos debidos al impacto directo de rocas que caen, mantiene un lecho de rocas en la chimenea de extraccin. Si el sensor detecta que no hay lecho de mineral sobre el alimentador, el motor de accionamiento del alimentador se detiene automticamente y suena una alarma en el DCS, un segundo sensor se instala en el chute de descarga del alimentador de correa el cul es un sensor snico que detecta acumulacin o chute obstruido entre la correa de alimentacin del molino SAG y la descarga del alimentador. Un chute obstruido automticamente detiene al alimentador por enclavamiento y lo anuncia una alarma del DCS, deben existir varias condiciones de proceso y de los equipos para que funcionen los alimentadores de correa. En la descarga de los alimentadores y a lo largo del punto de carga de las correas de alimentacin del molino SAG, hay un sistema de supresin de polvo de niebla seca (o aglomerativo), que utiliza rociadores de agua atomizada por aire del tipo nebulizacin. Una niebla seca tiene un bajo volumen de agua y una alta rea superficial de agua, stos sistemas de supresin de polvo de tipo aglomerantivo producen una fina niebla de gotas de agua que atrapan y eliminan el polvo. (Consulte la Figura 5). 2.6 PRINCIPIO DE OPERACIN SUPRESIN DE POLVO TIPO NEBULIZACIN Generalmente las boquillas de nebulizacin por atomizacin se ubican en los puntos de transferencia de la correa transportadora y en otros lugares donde se produce polvo, cuando el mineral cae a travs del aire en el punto de transferencia se desplaza aire, ste aire es forzado a salir y alejarse del flujo de mineral, llevando consigo algunas finsimas partculas de mineral. El peso de estas finsimas partculas no es suficiente como para superar el arrastre del aire que se mueve rpidamente, sin alarma medida de control, parte de este polvo fino escapara del sistema y provocara problemas de salud y operacionales. Las boquillas de nebulizacin por atomizacin aseguran que este aire que escapa acarreando polvo fino, pase a travs de una nube de finas gotas de agua, las partculas de polvo que chocan con las gotas de agua se adhieren a ellas y finalmente pueden haber varias partculas de polvo adheridas a la gota y la aglomeracin de partculas resultante crea el peso suficiente para que la gota caiga junto con el flujo principal de mineral liberndose del arrastre del flujo de aire. El sistema slo funciona con eficacia si las gotas de agua son muy pequeas, casi tan pequeas como las partculas de polvo, como lo ilustra la Figura 5, el flujo de aire que pasa barriendo la gota ms grande lleva consigo la partcula de polvo, mientras que

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el aire debe realizar una vuelta mucho ms cerrada alrededor de la gota pequea y as la partcula de polvo choca con el agua. FIGURA 5 CAPTURA DE PARTCULAS DE POLVO

Para producir gotas tan pequeas se debe introducir un chorro de agua a una muy alta velocidad en una boquilla de nebulizacin especialmente diseada, para producir las altas velocidades y presiones requeridas, el agua se mezcla con aire comprimido antes de que entre a la boquilla. Para que las boquillas de nebulizacin funcionen correctamente, se debe filtrar el agua y se deben regular cuidadosamente las presiones del agua y del aire. En la Figura 6 se muestra una instalacin tpica de boquillas de nebulizacin.

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FIGURA 6 INSTALACIN TPICA DE BOQUILLAS DE NEBULIZACIN

Los alimentadores de recuperacin de mineral grueso son servidos por un tecle elctrico y un carro de rodadura el tecle tiene una capacidad de 5 toneladas mtricas, con levantamiento de 8,1 metros. La correa de alimentacin del molino SAG transporta el mineral desde los alimentadores hasta el molino SAG, la cual mide 1,524 metros de ancho y 192 metros de largo. Durante su recorrido la correa levanta el mineral aproximadamente 9 metros antes de depositarlo en el chute de alimentacin del molino

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SAG, el motor de velocidad variable de 187 kW acciona la correa transportadora, la que posee un caudal de diseo de 2.775 toneladas mtricas por hora de mineral. En toda la longitud de la correa se localizan mltiples cordones de seguridad, los dispositivos de seguridad instalados para la proteccin de la correa incluyen monitores de alineamiento lateral de la correa, monitores de deteccin de rotura de la correa y detectores de velocidad cero. Otros dispositivos de seguridad, tal como un interruptor de nivel alto que detiene la correa si se obstruye el chute de alimentacin del molino SAG, se proporcionan como enclavamientos de los equipos para condiciones especficas del proceso, la figura 7 ilustra un sistema tpico de correas transportadoras. 2.7 PRINCIPIO DE OPERACIN CORREAS TRANSPORTADORAS El mineral es transportado sobre una correa constituida por capas de tela y goma, pegadas entre s, las capas superior e inferior son de goma y generalmente la capa superior es ms gruesa para resistir el dao causado por las rocas. La correa transportadora va montada sobre polines ya sea planos y con mayor frecuencia, sobre polines para base acanalada. Los polines para base acanalada curvan la correa hacia arriba en los bordes para reducir los derrames. Una correa transportadora tpica tiene un detector de baja velocidad, interruptores de emergencia de cordn de seguridad, detectores de desalineamiento (desplazamiento lateral) de la correa, detectores de rotura de la correa y un detector de chute de descarga obstruido. La activacin de cualquiera de estos dispositivos hace que se registre una alarma en el DCS, en algunos casos (tal como con los interruptores de emergencia de cordn de seguridad), la activacin de la alarma detiene la correa transportadora. A continuacin se describe las poleas y polines tpicos. Polea de cabeza: La polea del extremo de descarga de la correa transportadora, en la mayora de los casos la polea de cabeza es la polea motriz con un motor de accionamiento incorporado. Polea de apoyo: sta se usa para aumentar el arco de contacto sobre la polea de cabeza o motriz. Polea de inflexin: sta se usa para cambiar la direccin de recorrido de la correa transportadora. Polea de compensacin: sta se usa para tensar la correa transportadora, la cual se muestra en la Figura 8 es una polea de tipo gravedad porque usa un contrapeso, la polea de cola se puede usar tambin como polea de compensacin.

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Polea de cola: sta se usa para hacer girar la correa desde la direccin de retorno hacia la direccin de recorrido con carga. Polines sustentadores: Estos rodillos (debajo de la correa cargada) soportan a la correa transportadora y su carga, y se encuentran directamente bajo el punto de alimentacin de material se conocen como polines de impacto. Polines de retorno: Estos rodillos (debajo del lado de retorno de la correa) soportan el peso de la correa transportadora que retorna vaca.

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FIGURA 7 VISTA EXPANDIDA DE UN SISTEMA TPICO DE CORREAS TRANSPORTADORAS

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En su trayecto hacia el molino SAG, el mineral pasa sobre un pesmetro instalado en la correa de alimentacin del molino; dicho pesmetro es importante no solo para la contabilidad metalrgica de la planta, sino tambin controla la tasa de alimentacin hacia el molino y la cantidad de agua agregada para el control de la densidad. La seal de la tasa de tonelaje proveniente de ste pesmetro es utilizada por el DSC para determinar la velocidad de los alimentadores de correa de recuperacin de la pilade acopio. La figura 8 ilustra el conjunto del pesmetro. FIGURA 8 DISPOSICIN TPICA DEL PESMETRO

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2.8

PRINCIPIO DE OPERACIN PESMETRO El conjunto del pesmetro est montado directamente sobre el soporte de acero de la correa

transportadora y consta de polines de pesaje y la celda de carga, con indicador de tensin de precisin que detecta el peso que pasa sobre el conjunto. La carga sobre la correa transportadora es transferida a los polines de pesaje y luego a la celda de carga, la salida de la celda de carga es proporcional al peso del mineral que pasa sobre el pesmetro. Un sensor de velocidad de la correa transportadora est directamente conectado ya sea a la polea de cola de la correa transportadora, o bien a uno de los polines de retorno de gran dimetro. La electrnica del pesmetro acepta dos seales de entrada ( una para la velocidad de la correa transportadora y otra para la lectura de la celda de carga ), estas seales son convertidas en seales elctricas equivalentes al nmero total de toneladas mtricas a travs de la correa transportadora y en una tasa instantnea de toneladas mtricas por hora, existiendo una incicacin local del tonelaje. El equipo tambin consta de un integrador que muestra el tonelaje total desde la ltima vez que se recalibr el indicador la seal que representa el tonelaje es enviada al DCS, donde se despliegan tanto el tonelaje instantneo como el tonelaje acumulativo del turno. Se agregan nuevas bolas de molienda para reemplazar aqullas que se desgastan durante las operaciones normales, se pueden agregar tambin para aumentar la carga de bolas, en respuesta a que la mina est entregando mineral ms duro; las bolas se despachan en camiones y se descargan en los buzones de almacenamiento de bolas de molienda del molino SAG, en los buzones ubicados sobre el tnel de la correa de alimentacin del molino SAG, entre la pila de acopio de mineral grueso y el edificio del molino. Los buzones de almacenamiento de bolas descargan en los alimentadores de bolas rotatorios donde una compuerta accionada neumticamente, entre el buzn de bolas y el alimentador rotatorio, asla al alimentador del buzn, ste al estar en operacin, el alimentador seleccionado deja caer las bolas a travs de un chute sobre la correa de alimentacin pero debido a la pendiente cuesta arriba de la correa se proporciona un enclavamiento para impedir que las bolas caigan sobre una correa transportadora vaca. Si no hay mineral sobre la correa, las bolas rodaran hacia atrs muy rpidamente y podran causar lesiones. La adicin de bolas se inicia desde el DCS, en la sala consola local de control o de control central; el operador solicita un cierto nmero de bolas, el alimentador de bolas gira y un contador ptico registra cada bola a medida que sta desciende por el chute, una seal desde el contador es transmitida al

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DCS, lo que proporciona informacin para detener automticamente el alimentador de bolas luego que el conteo total ha llegado al punto de referencia. Existe un analizador del tamao de partculas montado sobre la correa de alimentacin del molino SAG para determinar la distribucin del tamao de la alimentacin hacia el molino, dicho analizador del tamao de partculas consiste en una cmara de video que toma fotografas de la alimentacin sobre la correa a medida que sta pasa por debajo, la seal de la cmara es digitalizada por un computador especial que luego calcula el tamao de las partculas sobre la correa. La informacin convertida de la imagen se presenta al operador en una variedad de formatos estadsticos, para indicar las distribuciones de tamao del mineral e informacin de las tendencias. 3.0.MOLIENDA PRIMARIA El proceso de molienda de mineral est diseado para reducir el tamao del mineral chancado en preparacin para los procesos de flotacin y de concentracin por gravedad. El proceso de molienda consume cantidades extremadamente altas de energa elctrica; existen dos molinos para molienda en cada lnea de molienda: un molino SAG y un molino de bolas, donde cada uno de estos molinos se considera una etapa en el proceso de trituracin (reduccin del tamao del mineral). El objetivo final del proceso de molienda es reducir el mineral desde un tamao de alimentacin de 300.000 micrones (300 mm) hasta un tamao de producto del 80 por ciento ms fino que 115 a 150 micrones (0,115 a 0,150 mm). Cada uno de los molinos para molienda est diseado como sistema de circuito cerrado, sto significa que el mineral no puede dejar el molino hasta que ha sido chancado o molido hasta su tamao especificado, controlado en la etapa de molienda del molino SAG, por un trommel para cerrar el circuito. Todo el material ms grande que la abertura del trommel se devuelve al molino SAG para ser molido nuevamente. En el molino de bolas, se usan hidrociclones para cerrar el circuito, (Los hidrociclones, en ste trabajo de operaciones, se denominan simplemente ciclones). El material devuelto a un molino se denomina la carga circulante. 3.1.MOLIENDA SAG A medida que la correa de alimentacin del molino SAG deja el tnel del alimentador de correa, pasa por debajo de los buzones de almacenamiento de bolas de molienda del molino SAG. Las bolas de molienda se entregan y se agregan peridicamente al material en la correa de alimentacin del molino SAG mediante los alimentadores de bolas; el mineral y las bolas de molienda descargan en el chute de alimentacin del molino SAG donde tambin se agrega agua de proceso y se agrega lechada de cal al molinoMOLIENDA SAG Pgina 21 / 39


SAG para ajuste del pH (alcalinidad) de la pulpa en la cuba de alimentacin de ciclones, la Figura 9 es una vista en seccin transversal del rea de molienda. El trmino molino SAG es la sigla de molino para molienda semiautgena, lo que significa que toda la accin de molienda es realizada por el mineral que se tumba sobre s mismo y la reduccin de tamao se realiza mediante la accin del mineral que chanca y muele a otras partculas de mineral. En los molinos completamente autgenos no hay bolas de molienda. En los molinos semiautgenos una parte de la molienda es autgena y una parte es realizada mediante bolas de molienda; de ah el trmino semiautgena. Los molinos SAG aludidos en ste trabajo tienen un dimetro externo de 9,75 metros y una longitud efectiva de molienda (flanche a flanche) de 4,55 metros. El molino tiene un engranaje perimetral y es accionado dos motores enfriados por ventilador, de velocidad variable y frecuencia ajustable, de 4.000 kW, la velocidad del molino SAG se puede variar lo que regula la accin de catarata (en tumbos) en el molino y proporciona un medio de control de la tasa de molienda del mineral. El mineral, las bolas y el agua forman una catarata en el molino y el tamao del mineral es reducido hasta que fluye a travs de las parrillas de descarga ranuradas (19 mm de ancho) del molino, en el extremo de descarga del molino, en el chute de alimentacin del molino SAG, se agrega agua de proceso en proporcin al peso combinado de mineral nuevo que est siendo alimentado desde la pila de acopio de mineral y al material recirculado en las correas transportadoras de guijarros. Un controlador del DCS ajusta automticamente el flujo de agua para que se equipare a los cambios del tonelaje de alimentacin del molino, dando por resultado una densidad especificada de la pulpa en el molino SAG, normalmente, la densidad de la pulpa en el molino SAG est en el rango del 68 al 72 por ciento de slidos (un 70 por ciento es equivalente a una proporcin de 7 gramos de mineral en 3 gramos de agua).

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FIGURA 9 VISTA EN SECCIN TRANSVERSAL DEL REA DE MOLIENDA

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FIGURA 10 DISPOSICIN DEL MOLINO SAG

3.2

PRINCIPIO DE OPERACIN MOLINO SAG La carga del molino SAG (o carga) consiste en mineral nuevo, bolas de molienda de acero (de

127 mm o 100 mm de dimetro cuando son nuevas), sobretamao recirculado del molino SAG y agua, la carga total del molino ocupa un mximo del 30 por ciento del volumen del molino y las bolas de molienda solas ocupan por lo general alrededor de un 8 a 12 por ciento del volumen del molino. El molino est dise-

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ado para contener un volumen mximo de bolas del 15 por ciento, dado que los volmenes de llenado son aproximados y los volmenes ptimos dependen de los resultados de la experiencia real de la planta. El molino gira, tumbando violentamente su contenido, para producir la accin de ruptura de las rocas que contienen el mineral. El molino est revestido con revestimientos de acero al cromomolibdeno resistentes al desgaste, para proteger el casco. Los revestimientos estn equipados con levantadores que ayudan a levantar la carga durante la rotacin del molino, la cual es levantada unos dos tercios del camino hacia arriba del arco de rotacin del casco, antes de tumbarse hasta la base de la carga. La molienda dentro del molino consiste en una combinacin de ruptura del mineral a travs de la accin de tumbar, apretar o golpear el mineral entre las bolas y la abrasin de las partculas raspndose entre s y contra las bolas, pero en el molino SAG, la molienda por abrasin es mnima manteniendo el nivel correcto de carga en el molino es uno de los factores ms importantes para una molienda eficaz (consulte la Figura 11). FIGURA 11 ACCIN DE CATARATA DEL MOLINO SAG

La velocidad del molino genera gran parte de la accin de levantamiento del molino, el que es accionado por motores de velocidad variable y se hace funcionar en el rango del 60 al 78 por ciento de su velocidad crtica. La velocidad crtica es la velocidad del molino a la cual la fuerza centrfuga mantiene todo el material en las paredes del molino e impide la accin de catarata requerida para la molienda. La variacin de la velocidad del molino es una variable de control importante de la operacin de molienda, dado que el operador de molienda debe asegurarse de que los revestimientos del molino estn protegidos del impacto directo de las bolas de molienda; sto se logra manteniendo un lecho de mineral en el cual puedan aterrizar las bolas durante la accin de catarata, si el mineral es ms blando se muele conMOLIENDA SAG Pgina 25 / 39


mayor rapidez, bajo condiciones de mineral blando a velocidades normales del molino, es difcil mantener un lecho de mineral en el molino e impedir al mismo tiempo que los circuitos aguas abajo reciban un flujo de pulpa demasiado molida, en ste caso, el operador puede disminuir la velocidad del molino lo que reduce las tasas de molienda y mantiene el lecho de mineral en el molino. Si el mineral es ms duro, el operador puede aumentar la velocidad del molino, lo que aumenta la accin de catarata y a su vez aumenta la velocidad a la cual se rompe el mineral, de ste modo usando la velocidad del molino, el operador puede variar la velocidad de ruptura del mineral y proteger los revestimientos del molino. El molino tiene un extremo falso en la tapa de descarga formado por sectores de metal grueso, la pulpa fluye a traves de parrillas en los sectores y hacia la cavidad donde los levantadores de pulpa (de hecho, paletas gruesas) levantan la pulpa a medida que el molino gira y a medida que la pulpa alcanza la parte superior de su rotacin, drena y sale del mun. El mineral y el agua ahora en forma de pulpa, fluyen a travs de las parrillas de descarga del molino SAG y salen del molino a travs del mun de descarga (consulte la Figura 12).

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FIGURA 12 SISTEMA DE DESCARGA DEL MOLINO SAG

Despus que la pulpa sale del mun del molino SAG, sta se descarga en el trommel, el que tiene forma de barril y est unido al mun de descarga del molino, consta de un harnero que tiene ranuras de 13 mm de ancho por 50 mm de largo, el material ms pequeo que esta abertura pasa a traves del trommel y luego a traves del chute de descarga del trommel y hacia el interior de la cuba de alimentacin del cicln. Este material contiene no slo el mineral ms finamente molido, sino tambin la mayor parte del agua de la pulpa en la descarga del molino SAG, adems se agrega agua de rociado para mejorar la eficiencia de harneo del trommel. Una vez en la cuba de alimentacin de ciclones, este material ms fino entra al circuito de molienda del molino de bolas y el material (guijarros ) que no puede pasar a travs del trommel se acumula en baldes adheridos al extremo del trommel, a medida que el trommel gira, el material de sobretamao es llevado hacia arriba hasta que se descarga en un cajn recolector y un chute de descarga ubica-

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do centralmente en el trommel. Este material es descargado sobre la correa recolectora de guijarros del molino SAG para ser recirculado hacia el molino. Cada molino SAG es accionado por dos motores sincrnicos de 4.000 kW, de velocidad variable, los que son alimentados mediante accionamientos (de frecuencia variable) del cicloconvertidor y estn acoplados a los ejes de pin del molino mediante embragues neumticos. El accionamiento de velocidad variable de los molinos SAG permite al operador optimizar la eficiencia y el rendimiento de la molienda, minimizando a su vez el dao al molino en condiciones de carga baja. No existe un modo de operacin a v elocidad fija para los molinos. 3.3 FINALIZACION DEL PROCESO MOLIENDA SAG El material obtenido del proceso de molienda SAG entra al cajn de alimentacin de ciclones,desde el cul es enviado a los ciclones para el proceso de separacin por dimension de granulos, el grano ms fino, es decir que cumple con los 115 a 150 micrones es enviado al proceso de flotacin; y que es obtenido por la parte superior del ciclon; por la parte inferior sale todo el material que supera las medidas antes mencionadas, el cul es enviado al molino de bolas, ste proceso se repite con el material cada vez que no cumple con las medidas necesarias para ingresar al proceso de flotacin. 3.4 MOTOR DEL MOLINO Los accionamientos del molino son controlados y coordinados desde una sala de electricidad central (Casa E) mediante un Controlador de la unidad del molino (MUC) la Casa E contiene el controlador de la unidad del molino, los accionamientos del cicloconvertidor y los equipos elctricos auxiliares necesarios para hacer funcionar el molino SAG. El MUC es un controlador lgico programable (PLC) que se comunica con el sistema de control distribuido (DCS) de la planta y el DCS controla el proceso de molienda y se ubica en la consola local de control o sala de control central. El molino SAG puede operarse en diferentes modos, stos son el modo de Produccin (Production) y el modo Mantenimiento (Maintenance) y se seleccionan en la Casa E, para el modo de Produccin (Production) es el utilizado durante la operacin de rutina del molino, y el propsito del modo Mantenimiento (Maintenance) es asistir en el trabajo de mantenimiento del molino y ayudar a soltar una carga solidificada (o cementada ).

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3.5

PRINCIPIO DE OPERACIN MOTOR DEL MOLINO SAG El molino SAG est equipado con dos motores sincrnicos de 4.000 kW, cada uno con accio-

namientos de cicloconvertidor para el control de velocidad variable, suministros de energa para los motores y cicloconvertidores, sistemas de lubricacin de cojinetes del motor, un sistema de enfriamiento y un sistema de control complejo. La energa para el sistema de control, los cicloconvertidores de accionamiento del molino y el sistema auxiliar es suministrada en una sala elctrica especializada. Los motores tienen un sistema de enfriamiento por aire, el que es extrado a travs de filtros mediante un ventilador para ventilacin y es soplado a travs del motor, el motor est sellado para impedir salpicaduras de los diversos fluidos del proceso en el rea y est presurizado por aire para impedir que el polvo flotante entre al motor. Para impedir la condensacin dentro del motor, calefactores controlados a utomticamente calientan el aire y los cojinetes del motor tienen sistemas de lubricacin especiales. La velocidad del motor puede ser modificada, lo que se realiza variando la frecuencia del suministro de energa elctrica de corriente alterna hacia el motor, a medida que la frecuencia aumenta, el motor va ms rpido y viceversa, a medida que la frecuencia disminuye, el motor disminuye su velocidad. La energa desde la subestacin de 50 Hz (ciclos/segundo), es convertida a una frecuencia inferior mediante un cicloconvertidor el cul convierte la energa entrante en corriente continua y luego la convierte nuevamente en corriente alterna a la frecuencia requerida, dicho cicloconvertidor es enfriado por aire. El motor del molino, el cicloconvertidor y los equipos auxiliares son monitoreados y controlados mediante instrumentos que miden temperaturas, presiones, vibraciones y las diversas propiedades elctricas del motor y del suministro de energa, un controlador de la unidad del molino (MUC) rene informacin y se interconecta con el DCS de la sala de control, el MUC controla el sistema de accionamiento del molino y todos los auxiliares de accionamiento. La operacin del molino se pierde si el MUC queda fuera de servicio. Las operaciones normales se controlan desde el DCS, donde las seales ingresadas por el operador inician las secuencias de la accin de control en el controlador lgico programable (PLC), un panel local en el piso de operacin cerca del molino tambin permite el control del molino y en la estacin local, el operador selecciona el modo de operacin. La operacin del accionamiento del molino incluye las siguientes caractersticas:

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Partida previa del molino: La caracterstica de partida previa pone en marcha automticamente los sistemas auxiliares del molino los que incluyen los sistemas de ventilacin, los sistemas de lubricacin, el embrague y los sistemas de frenos. Los motores del molino no pueden partir a menos que se satisfagan todas las condiciones de partida previa. Cambio de direccin: La direccin de rotacin del molino se puede cambiar en el panel de control local. y se puede cambiar slo cuando el molino est detenido. Partida controlada: La bocina y la baliza de advertencia del molino sealan la partida del molino, despus de que ha transcurrido el tiempo de la seal, el MUC posiciona los motores no embragados en fase, engancha los embragues y acelera el molino hasta el 20 por ciento de la velocidad nominal. Para la primera parte de su revolucin (hasta el punto de cascada), el sistema de control revisa si hay carga solidificada o cementada, si el accionamiento del molino no ha detectado una carga en cascada al momento en que ha girado hasta la primera parte de una revolucin, el accionamiento se detiene. Si no se detecta una carga solidificada, el molino permanece a la velocidad inicial para una revolucin y luego se acelera hasta la velocidad de operacin seleccionada. Velocidad controlada: El molino gira a una velocidad precisa dentro de su rango, el que se puede seleccionar en la estacin de control local. Parada normal: El molino se desacelera en forma gradual (2 por ciento por segundo) hasta la velocidad cero. A velocidad cero, los cicloconvertidores se cambian a control de torque, punto desde el cual el torque disminuye gradualmente hasta cero a una tasa ajustable (5 a 10 segundos), sta accin minimiza la accin de balanceo de la carga en el molino y la carga se centra en el fondo, luego de un tiempo de retardo a torque cero, ambos cicloconvertidores se inhabilitan y se desengancha el embrague, de sta forma se elimina la oscilacin del molino y se paran los motores. Parada de emergencia: Se para el molino desactivando los cicloconvertidores y desconectando el embrague. El modo Parada de emergencia se usa para proteger al personal y los equipos. Modo de mantenimiento del accionamiento: Se puede usar este modo cuando se selecciona la posicin de Mantenimiento (Maintenance) y se puede hacer funcionar los motores desde sus cicloconvertidores individuales. Cuando se selecciona esta condicin, los embragues no pueden ser enganchados; sin embargo, se hacen funcionar y se monitorean los sistemas auxiliares requeridos para el motor y el cicloconvertidor.

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Modo de avance lento hidrulico: Se puede usar este modo cuando se selecciona la posicin de Mantenimiento (Maintenance) a partir del accionamiento de avance lento hidrulico, no se permite el enganche de los embragues y se asla la energa al motor y cicloconvertidor. Es necesario hacer funcionar y monitorear los auxiliares para la rotacin del molino. Modo de avance lento elctrico: Se puede usar este modo cuando se selecciona la posicin de Mantenimiento (Maintenance) y el molino se hace funcionar desde la estacin del operador local usando la velocidad de avance lento de los cicloconvertidores, adems se monitorean todos los sistemas auxiliares. 3.6 EMBRAGUE Cada eje del motor est conectado a un embrague, el que proporciona un mtodo para conectar el motor de accionamiento con el sistema de engranajes de anillo del molino al utilizar el embrague, el molino tambin puede ser desconectado del motor sin apagar este ltimo. FIGURA 13 EMBRAGUE NEUMTICO TPICO

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3.6.1

PRINCIPIO DE OPERACIN EMBRAGUE NEUMTICO El embrague neumtico consta de un eje de transmisin desde el motor y un eje accionado

conectado al pin de accionamiento del molino. La Figura 13 ilustra un embrague neumtico tpico. Una serie de conjuntos de placas de friccin a resorte se localizan en la caja externa, los que giran con el eje del motor, el cual es hueco para permitir que el aire comprimido pueda llegar hasta el embrague. Un tambor de acero interno gira con el eje del pin para hacer funcionar el embrague, el aire infla una cmara de goma reforzada detrs de los conjuntos de las placas de friccin, la cmara presiona las placas de friccin contra el tambor, transmitiendo de este modo el torque del motor al eje del pin. La Figura 14 ilustra los diversos componentes de un embrague neumtico, para mayor claridad la parte en corte de la ilustracin muestra un solo embrague con un tambor y un conjunto de placas de friccin, el molino SAG tiene en realidad dos unidades unidas por pernos de lado a lado (montaje doble) para conformar un embrague de doble tamao. Para enganchar el embrague y transmitir potencia al molino, se abre una vlvula de solenoide en la lnea de aire, una vlvula de control de flujo ajustable en la lnea de suministro de aire regula la velocidad de enganche del embrague y por ende, el tiempo de aceleracin del molino. Las cmaras de aire actuantes compensan automticamente el desgaste de la zapata de friccin, eliminando la necesidad de ajuste. Para desenganchar el embrague, la vlvula neumtica se cierra y al mismo tiempo, ventila el embrague, la fuerza centrfuga y los resortes de liberacin hacen que las zapatas de friccin se desenganchen rpidamente de los tambores cuando se abre la vlvula y cae la presin del aire.

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FIGURA 14 COMPONENTES DEL EMBRAGUE NEUMTICO

El embrague cumple varias funciones, entre las ms relevantes: Desconecta rpidamente el molino y el motor si se produce una condicin de emergencia. Si hay un cortocircuito en el motor y ste se detiene muy rpidamente, el embrague resbala antes de permitir que la inercia del molino en rotacin destruya el tren de accionamiento.

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En el caso del molino de bolas, el embrague cumple las siguientes funciones: Habilita al motor para poner en marcha gradualmente el molino (en unos pocos segundos), el motor no tiene suficiente torque (fuerza de giro) para hacer partir el molino despus de una detencin, a menos que primero el motor ande a toda velocidad y la carga se aplique gradualmente. Los embragues se usan para alinear los campos inductores del motor, para igualar la distribucin de carga entre los motores, esto se realiza permitiendo que los embragues resbalen (pulsacin de embrague diferencial) una pequea cantidad, tan pequea como unas pocas milsimas de pulgada, cuando estn cargados. Permite parar y volver a poner en marcha el molino frecuentemente, sin parar el motor, si ocurren problemas de proceso. Demasiadas puestas en marcha sobrecalientan el motor. 3.7 SISTEMAS DE ENGRANAJE Los embragues estn conectados a los piones diferenciales, ubicadas a ambos lados del molino y levemente bajo la lnea central del molino, los piones diferenciales estn en contacto con el engranaje perimetral del molino. Slo uno de los dos conjuntos de diferenciales se muestra en la Figura 15.

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FIGURA 15 ACCIONAMIENTO DE ENGRANAJES

3.7.1

PRINCIPIO DE OPERACIN SISTEMA DE ENGRANAJES DEL MOLINO SAG El engranaje perimetral del molino est unido por pernos al flanche, uniendo el extremo de ali-

mentacin del molino con el casco, ste circunda todo el molino y es accionado mediante dos piones (vea la Figura 15). Un pin es un engranaje labrado a partir de una pieza fundida gruesa, slida, con forma de barril gira a la velocidad del motor y sus dientes engranan a su vez con los dientes del engranaje perimetral haciendo que ste gire; los dientes del engranaje no son rectos, sino helicoidales (cortados en una curva ligeramente espiral), lo que permite que el pin engrane con al menos dos dientes a la vez para distribuir la carga.MOLIENDA SAG Pgina 35 / 39


3.8

SISTEMAS DE FRENOS En cada uno de los ejes del pin hay instalado un sistema de frenos, opuesto al embrague,

dicho sistema consta de dos discos de freno montados en el eje del pin y cuatro frenos de disco neumticos, lo que normalmente se utiliza junto con el accionamiento de avance lento hidrulico y los frenos se aplican cuando el accionamiento de avance lento est en la posicin Freno (Brake). La Figura 16 es un diagrama simplificado del sistema de frenos. 3.8.1 PRINCIPIO DE OPERACIN SISTEMA DE FRENOS DEL MOLINO SAG El molino SAG est equipado con dos pares de dos conjuntos de frenos de zapatas en cada pin (ocho en total) los que son empleados para evitar que el molino se balancee durante el mantenimiento (ver la Figura 16). Los frenos del molino SAG consisten en ocho zapatas a resorte, cada zapata est montada sobre los discos del freno maquinados (rectificados) montados en el eje del pin a los que se aplica presin neumtica (aire) para vencer la presin de los resortes y aplicar los frenos. Para liberar el molino, se purga el aire del sistema, permitiendo que los resortes abran las balatas alejndolas del disco del freno (flanche), se proporcionan enclavamientos que no permiten que el molino parta o funcione si los frenos estn enganchados (la presin del aire est baja o un interruptor de posicin indica que los frenos estn enganchados).

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FIGURA 16 SISTEMA DE FRENOS DEL MOLINO SAG

3.9

SISTEMAS DE LUBRICACION Existen tres sistemas de lubricacin de cojinetes para cada uno de los molinos SAG, estos

son el sistema de levantamiento a alta presin de los cojinetes del motor, el sistema de lubricacin de cojinetes del mun y el sistema de lubricacin de cojinetes del pin, adems posee un sistema de lubricacin de engranajes para el pin y los engranajes perimetrales.

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Sistema de levantamiento a alta presin de los cojinetes del motor Ambos cojinetes del motor del molino SAG (el extremo de accionamiento y el extremo libre) estn equipados con sistemas de levantamiento a alta presin hidrulica que se usan antes de hacer partir el molino y cada vez que la velocidad del molino es inferior al 80 por ciento de la velocidad nominal, cada cojinete est equipado con una bomba de alta presin y un filtro de aceite especializados. 4.0 CONTAMINANTES Y SISTEMA DE TRATAMIENTO El presente proyecto, tiene la particularidad de no emitir ningn tipo de efluente al medio ambiente, habiendose considerado adems la disposicin decarpetas impermeabilizantes en los sectores de pilas de lixiviacin, piscinas de almacenamiento y/o emergencia que impidenla contaminacin de los terrenos. Con relacin a las aguas superficiales, subterraneas y de lagunas, stas se monitorean mensualmente, chequeando los niveles de purezas, a fn de no afectar la salud de los trabajadores en la faena. En cuanto a los residuos slidos generados por las diferentes plantas y unidades, se maneja el concepto de separacin, reciclado y disposicin de ellos en vertederos especificos, los que cuentan con las autorizaciones de los organismos pertinentes como la Conama. En efectos prcticos, cada unidad usaria debe clasificar sus residuos en le lugar de origen segn la siguiente clasificacin : Domsticos Industriales Orgnicos y depositarlos en los respectivos contenedores, los que son transportados a los vertederos. Los aceites y lubricantes son retirados por los propios proveedores, los que son llevados a sus centros de reprocesamiento. Para el caso especfico de la emisin de polvo durante el proceso de traslado por correas transportadoras, en el punto de transferencia cuando el mineral cae a traves del are, llevando consigo finisimas particulas de mineral, cuyo peso no es suficientemente para ser arrastrado por el material, se han instalado boquillas de nebulizacin por atomizacin,a segurando que el polvo fino pase a traves de una fina nube de gotas de agua, adhiriendose el polvo fino a las gotas de agua con lo cul toman el peso suficiente para serMOLIENDA SAG Pgina 38 / 39


arrastrado por el flujo principal de mineral, y de sta forma no provocar problemas de salud a las personas y equipos en funcionamiento. 4.1 CONCLUSIONES La operacin de molienda incluyendo el impacto sobre el revestimiento en forma sistemtica, es una prctica que data de la poca inicial del desarrollo de la molienda autgena. A medida que aumenta el tamao de los molinos y en cantidad de los medios de molienda metlicos, esta operacin conduce a requerimientos extremos de esfuerzo a los materiales de bolas de molienda y revestimientos, afectando la eficiencia en el uso de la energa, el consumo de acero y eventualmente la disponibilidad del molino semisemiautgeno. El control del nivel de impactos mediante un adecuado diseo del revestimiento y una tecnologa de deteccin instrumental, puede significar importantes ahorros en costos de acero y una baja del consumo especfico de energa para el mejor aprovechamiento de la misma. Lo anteriormente expuesto pasa por la deteccin de dureza del mineral a tratar, mezclas optimas en el interior del molino, bolas de molienda durables capaces de resistir adecuadamente los embates de las cargas del molino, controles automatizados de alta tecnologa en control de los procesos involucrados. 4.2 BIBLIOGRAFA Revista Minera Chilena, N 205 Workshop SAG 1999 Manual de Operaciones de Compaa Minera Doa Ines de Collahuasi S:C:M.

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molienda semiautogena

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