MOLIENDA Y CLASIFICACION

Reinaldo Lembi CastromonteIng. Metalurgista

MIPROTECH INGs. SAC

La molienda es una operacin que permite lareduccin del tamao del mineral hasta tener unagranulometra final deseada, mediante los diversosaparatos que trabajan por choques, aplastamientoo desgaste.

En esta operacin de molienda, es donde se realizala verdadera liberacin de los minerales valiosos yse encuentra en condiciones de ser separados desus acompaantes.

GENERALIDADES

Por lo general, la molienda est precedida de unaseccin de trituracin y por lo tanto, la granulometrade los minerales que entran a la seccin molienda escasi uniforme.

Los tamaos pueden variar de un F80 de 20 mm.(20000 micrones) a unos 5 mm. (5000 micrones), hastaobtener un producto de P80, variando normalmenteentre unas 200 mallas por pulgada lineal (74 micrones)hasta 100 mallas (147 micrones).

GENERALIDADES

Segn las etapas de reduccin de tamao, usanlos siguientes equipos:

Molienda Primaria: Seguido a etapa de chancado.Molinos de cascada, medios de molienda: barras,

bolas, autgenos. Operan en circuito abierto, sinclasificadores intermedios.Molienda Secundaria y Terciaria:

Molinos de cascada, molinos verticales, moliendafina y ultrafina. Operan en circuito cerrado conclasificacin.Molinos Especiales: Trapiches, vibratorios deenerga fluida.

ETAPAS DE MOLIENDA

Generalmente empleados para molienda primaria, algoas como una etapa intermedia entre chancado ymolienda.

Por ejemplo: cuando hay la presencia de arcilla opanizo en el mineral dificulta el chancado fino.

Se caracterizan por una razn largo/dimetro delcilindro mayor de 1,5:1. Por las limitaciones mecnicasen el largo de las barras, existen limitaciones en ladimensin y la capacidad de este tipo de molinos, querecientemente comienza a perder preferencia (aunquean operan en algunas plantas de la sierra peruana).

MOLINOS DE BARRAS

Accin moledora en un molino de barras

Corte esquemtico de un molino de barras

Operan con bolas de hierro (o aleaciones anti-abrasivasespeciales) fundido o acero forjado, con razones de(largo/dametro), (1,5 : 1) o menos. El dimetro de bolasusadas vara entre 4 para molienda gruesa y paramolienda fina y remolienda de concentrados u otrosproductos intermedios.

MOLINOS DE BOLAS

Corte esquemtico de un molino

de bolas

La velocidad perifrica del casco tendr un efectodecisivo sobre la efectividad de la accin de moliendadel medio: si su velocidad es demasiado baja, nohubiese efecto de cascada, si es demasiado alta, lasbolas o barras quedaran adheridas a la pared delcilindro por la fuerza centrfuga e igualmentedeclinara la accin del medio.

DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD CRTICA (NC)

D63,76Nc

D

3,42Nc

Es costumbre designar la velocidad a la que seproducira el efecto centrfugo del medio, comovelocidad crtica, como sigue:

(D. interior, pies)

La velocidad de operacin (Vop) se expresa en %de la velocidad crtica, que para molinos de bolasse sita entre (65 a 75)% en promedio, mientrasque el rango preferido para molinos de barras sera(60 a 68)% (mx. 70%) de la velocidad crtica.

(D. interior, mt.)

La eficiencia de molienda de los molinos depende en altogrado de la utilizacin de la energa absorbida por ste.

Los molinos de barras o de bolas pueden funcionarsegn dos rgimen distintos y se admite la teorasiguiente:

Si la velocidad de rotacin es relativa lenta, los cuerposmoledores rozan sobre el recubrimiento del molino;rodando unos sobre otros siguiendo una trayectoriaaproximadamente circular concntrico alrededor de unazona ms o menos estacionaria llamada zona muerta.La molienda se realiza por friccin interviniendosiempre fuerzas de cizallamiento. A este rgimen defuncionamiento de un molino se le llama marcha encascada.

Si la velocidad de giro es ms rpido, los cuerposmoledores siguen una trayectoria que comprende parteen cada libre, donde poseen una energa cintica elevada.La molienda se realiza por choques, lo que permiteasegurar una molienda fina de materiales duros yabrasivos.Cuando un molino funciona con ste rgimen se dice o sellama marcha en catarata.

Ilustracin del movimiento de la carga de un molino operando a velocidad normal

MOLINOS AUTGENOS (AG) Y SEMIAUTGENOS (SAG)

Molinos autgenos (o semiautgenos): secaracterizan por una relacin largo/dimetro de0,5:1, basada en el gran dimetro requerido paraaumentar el efecto de cascada de los trozosgrandes de mineral que intervienen en el proceso demolienda.

La molienda autgena puede definirse en forma general,como un mtodo de reduccin de tamao en el cual losmedios moledores estn formados principalmente portrozos de la mena que se procesa. Si los pedazos deroca utilizados como medio moledor son trozosredondeados que han sido seleccionados de una etapade molienda previa, entonces se habla de molienda porguijarros (o pebbles). En algunos casos, se agreganbolas de acero para mejorar la accin de la carga, con locual la molienda deja de ser autgena pura (FAG) y pasaa convertirse en molienda semiautgena (SAG).

Un molino semiautgeno, es entonces, un molinorotatorio cuya carga es mineral proveniente en formadirecta de la mina, o que ha pasado por un chancadoprimario. La cantidad de bolas de acero agregadas paramejorar la accin moledora, representa entre un 4 y15% del volumen total del molino. Estas bolasgeneralmente son de tamaos mayores a 3 dedimetro.Dado que las propias fracciones gruesas actan comomedio de molienda, la carga de alimentacin debecontener una fraccin gruesa con la superficie calidady competencia como medio de molienda (dureza), paraimpactar y friccionar las fracciones de menorgranulometra de la carga, hasta reducir su tamao.

Los molinos autgenos y semiautgenos son molinosrotatorios que se caracterizan por su gran dimetro encomparacin con el largo. El molino SAG de Antaminaes de 38 x 19.

Molino SAG

La reduccin de tamao en un molino semi-autgeno se debe a la accin de tres tipos de mecanismos que pueden actuar simultneamente:

Molienda por impactoMolienda por compresinMolienda por abrasin.

MECANISMOS DE MOLIENDA EN UN MOLINO SAG

La molienda por impacto ocurre cuando la energaaplicada es mucho mayor que la que se necesita pararomper la partcula. Con estas condiciones lapartcula se rompe en muchos pedazos con un ampliorango de tamaos.

Esto sucede, por ejemplo, cuando las bolas de grantamao (5 pulgadas) son levantadas con suficienteenerga, como para que se separen de la carga ycaigan golpeando violentamente el mineral que seencuentra al pi del molino.

La molienda por compresin ocurre cuando laenerga aplicada es la necesaria para llevar lapartcula justo a su punto de fractura,rompindola en unos pocos pedazos.

Esta situacin se produce por ejemplo, por laaccin de las bolas y rocas de gran tamao, alrodar hacia el pi de la carga, sobre partculas detamao intermedio y fino.

Finalmente, la molienda por abrasin ocurre cuandola energa aplicada es insuficiente para producir unquiebre de la partcula y ms bien se produce unafractura localizada.

Este tipo de molienda ocurre entre las rocas queestn en contacto, las cuales se desgastan hastaque son suficientemente pequeas como para serfracturadas por las bolas o partculas mayores.

MOLIENDA TORRE (VERTI MILL)

El molino torre fue desarrollado para satisfacernecesidades especficas de una eficiente molienda fina.Como ya se ha analizado en el desarrollo de este curso,el impacto y la abrasinatricin constituyen dosmecanismos extremos de fracturas presentes en todosistema de molienda, que operan en alguna proporcindefinida por las condiciones de diseo y operacin decada equipo en cuestin.En general, el mecanismo de impacto es eficiente para lamolienda gruesa, mientras que la abrasinatricin esadecuada para la generacin de productos muy finos;para estas ltimas aplicaciones el molino de torreconstituye una alternativa interesante de considerar.

El molino de torre es un equipo de agitacin de cuerposmoledores que opera de modo continuo o batch y quepuede ser usado en molienda seca o hmeda.Sus principales componentes son: cmara de molienda,reductor tipo vertical y motor, sistema de clasificacinintegrado, bomba de recirculacin con velocidadvariable y un motor con reductor.El cuerpo principal posee una puerta frontal, quepermite el acceso al eje y una pequea puerta lateralque permite el drenaje y descarga de bolas.El eje gusano o tornillo helicoidal es soportado en laparte superior, por medio de un acoplamiento ymanteniendo libre en la cmara de molienda. Semantiene perfectamente centrado slo por la accin dela carga.

Esquema de un molino Torre

Molino de Bolas Molino Torre

Requiere ms potencia para una molienda fina. Requiere menos potencia para una molienda fina.

Inoperante, no adecuado para molienda superfina. ptimo para molienda superfina.

Alimentacin fina es ms difcil de moler. No tiene problemas con partculas finas.

Distribucin de tamao muy amplia en el producto. Distribucin de tamao estrecha el producto.

No adecuado para la molienda autgena. Adecuado para la molienda autgena.

No adecuado pata molienda y lixiviacin simultnea. ptimo para molienda y lixiviacin simultnea.

Muy difcil para hacerlo porttil. Posible de ser porttil.

Alto costo de instalacin y operacin. Bajo costo de instalacin, operacin y manutencin.

Gran rea de instalacin. rea pequea de instalacin.

Mucha vibracin. Muy poca vibracin.

Ruido +85 DB. Menos de 85 DB.

Comparacin entre Bolas y Molino Torre

Son los factores que al regular stos determinanuna mayor capacidad en el molino. Estas variablesson las siguientes:

VARIABLES DE OPERACIN DE UN MOLINO

La alimentacin de mineral a los molinos debe de ser encantidad constante (peso), para tal efecto losalimentadores de mineral deben de cumplir con estafuncin, adems, en casi todas las plantas existenbalanzas automticas que registran el peso de mineralalimentado a los molinos, van acumulando stos parareferirlo al tratamiento diario. La alimentacin demineral a los molinos debe de cumplir la regularidad entamao, es decir, que el tamao de las partculas demineral alimentado al molino, una vez determinado ste(que debe ser el ms apropiado para el tipo de mineral),se debe de cumplir con alimentar el mineral a esetamao.

Carga de mineral

Ejemplo: 20%+Malla 65. La carga de mineral secontrola realizando los anlisis de malla delmineral que se alimenta al molino y del producto deste, es decir, de la descarga. La alimentacin decarga se controla a un molino se debe procurar quesea la mxima posible. Es por eso que si entra almolino muy poca carga, habr prdida de tonelajey se gastarn intilmente cuerpos moledores yblindajes; si por el contrario, entra demasiadacarga de mineral, el molino se sobrecargar y aldescargarlo se perder tiempo y tonelaje.

Esta variable se controla tomando la densidad dedescarga de los molinos, esta densidad debe de estarentre ciertos lmites, si sta es demasiado bajaquiere decir que en el molino hay una mayor cantidadde agua que la requerida, por lo tanto el molino nomuele ya que las partculas de mineral tienen unamayor velocidad de desplazamiento saliendo la pulpacon mucha rapidez y as no le permite al molinoentregar un producto de las especificaciones en lamalla requerida.

Alimentacin de agua

Cuando hay muy poca agua quiere decir que ladensidad es muy alta, tal que la carga avanza muylentamente en el molino perdiendo capacidad loque motivar estar ms bajo de lo normal.

Por otro lado cuando la alimentacin de agua esdeficiente el barro se vuelve muy espesoalrededor de las bolas o barras impidiendo buenosgolpes porque el barro los amortigua, por lo tantono habr buena molienda.

Alimentacin de agua(cont)

Esta carga est dada por la carga inicial recomendadaen los catlogos del fabricante y para la carga diaria,por los datos estadsticos de operacin de cadaplanta, para la alimentacin en el tamao de bolas,dimetro de las barras.Juegan un papel importante la estadstica de la cargadiaria y de los anlisis granulomtricos que se realizanen laboratorio experimental. El consumo de loscuerpos moledores en una planta est dado en funcinal tonelaje tratado, a la dureza del mineral, al tamaode la carga de mineral alimentado y ala finura de lamolienda, o sea, al producto de la malla a la que sequiere llegar.

Carga moledora

PARMETROS QUE AFECTAN EL FUNCIONAMIENTO DE UN MOLINO

Toda molienda se reduce a administrar y controlarcorrectamente las variables. Estas variables se puedencontrolar por:

El sonido de las barras o bolas en el molinoEste sonido nos seala la cantidad de carga dentro delmolino y debe de ser ligeramente claro. Si las bolashacen un ruido muy serio es porque el molino estasobrecargado, por exceso de carga o poco agua. Si elruido es excesivo es porque el molino est descargado ovaco por poca carga o exceso de agua.

La densidad de la descarga del molinoEs tambin una manera de controlar las variables agua ycarga. El porcentaje de slidos en la molienda debe demantenerse cerca del 67%, equivalente a 2500 3500gr./Lt. de densidad.

El amperaje

Mediante el ampermetro, que es un aparato elctricoque est conectado con el motor elctrico del molino.Su misin es sealar cual es el amperaje o consumo decorriente elctrica que hace el motor.El ampermetro debe de marcar entre determinadoslmites, por lo general en los molinos.

Blindajes: (conocidos tambin como forros ochaquetas).

El interior de los molinos est revestido con placas deblindaje. Existen diferentes formas de placas deblindaje para aumentar el rendimiento del molino, laregularidad de la molienda, disminuir el desgaste, ascomo el consumo de energa por tonelaje producida.Los materiales empleados en la fabricacin de losblindajes depende esencialmente del tipo de materialque se va a moler y a las condiciones en las que se va amoler.

La importancia de los choques aumenta con al dimensinde los cuerpos moledores, el dimetro del molino, lavelocidad de rotacin, mientras que un fuertecoeficiente de relleno disminuye la intensidad.El desgaste de los cuerpos moledores y de los blindajeses hasta 15 veces ms elevado en el ambiente hmedoque en el ambiente seco.De una manera general los materiales destinados a lamolienda deben estar provistos para resistir a laabrasin sobre choques repetidos, no deben de romperseni deformarse.Actualmente se fabrican y utilizan blindajes de goma ojebe, con o sin estructura metlica interna. Lasexperiencias realizadas con ste tipo de blindajesdemuestran una mayor duracin o resistencia a laabrasin con respecto a los blindajes metlicos.

Cuerpos moledores

En los molinos de bolas, los cuerpos moledores sonbolas generalmente esfricas. En la fabricacin debolas intervienen una serie de aleaciones, siendo elmaterial base el acero al carbono. A ste se leagrega Ni, Cr, Mo, V, con el objeto de aumentaralguna propiedad especfica como puede ser dureza,permeabilidad, etc. La determinacin del tamaoadecuado de las bolas se hace de acuerdo a pruebasen planta porque ests dependen mucho del materiala moler y el producto a obtener.

Porcentajes de slidos en las pulpas

En la molienda hmeda, la humedad de molienda esmxima cuando el porcentaje de los slidos en la pulpaalcanza a 75 80% para los molinos de bolas y 70% paralos molinos de barras.Si la pulpa es espesa, los cuerpos moledores sonenvueltos en mineral, lo que aumenta la capacidad demolienda; si por el contrario la pulpa es diluida, loscuerpos moledores no son cubiertos por mineral y lamolienda es menos selectiva.

Molinos en una planta concentradora

Resulta el material grueso retornado al molino yclasificado por el hidrocicln u otro clasificadormecnico. Su peso expresa como porcentaje del peso dela nueva alimentacin.La carga circulante ptima para un circuito particular,depende de la capacidad del clasificador y su valoroscila, por lo general entre 100 350% aunque puedeser tan alta como 600%.La carga circulante resulta como consecuencia que losprocesos de concentracin de minerales requiere de unrango adecuado de tamao de partculas. Del productode un molino, generalmente solo un porcentaje bajo esde tamao adecuado para procesos tales como flotacin,por lo que este producto deber ser clasificado paraque los gruesos retornen al molino.

CARGA CIRCULANTE

Se define:

F = mineral fresco alimentado al molinoO = rebose del clasificador (over flow)U = arenas o gruesos de retorno (underflow)DM = descarga del molinoF = factor de carga circulante

Frmulas tiles:F = O (balance de cargas)DM = U + F (tonelaje de descarga del molino)

U = F x f (tonelaje de carga circulante)

Ejemplo: En un circuito de molienda (molinoclasificador),la carga circulante es de 247% y el molino procesa 300 TMhora. En el grfico se tiene:

300 TM (F) = 300TM (O)U = F x f = 300 x 2.47= 741 TM/hDM = 741 + 300= 1041 TM/hora.

CIRCUITOS DE MOLIENDALa molienda se realiza en varias etapas involucrandomolinos de barras, bolas y autgenos en algunos casos.Es poco habitual moler el mineral en una sola etapapara obtener los rangos de tamao necesarios en elproceso de concentracin subsiguiente, ya que losconsumos enrgicos resultan mucho ms altos quecuando se reduce de tamao en varias etapas.Circuito abierto.- Cuando el mineral para a travs delos molinos sin una etapa de clasificacin paralela.Circuito cerrado.- Cuando el molino trabaja con unclasificador cuyo producto grueso retorna de nuevo almolino, mientras que el fino pasa directamente a laetapa siguiente.

Se utilizan para evitar la sobremolienda en la cual elhidrocicln trabaja en circuito cerrado con el molino,logrando una disminucin sustancial en el consumoenergtico al evacuar del circuito el material ya molido,al tamao deseado. Un circuito abierto que moliera aeste mismo tamao, consumira una cantidad mayor deenerga y originara una elevada proporcin de finos.En las figuras siguientes apreciamos arreglos demolienda para casos de trituracin y moliendaconvencional y molienda semi-autgena.

CLASIFICACIN HMEDA

Se denomina clasificacin, a la separacin de unconjunto de partculas de tamaos heterogneos endos porciones, cada una conteniendo partculas degranulometra u otra propiedad ms especfica que elconjunto original.

La clasificacin se realiza por diferencias de tamao yde gravedad especfica que originan diferentesvelocidades de sedimentacin entre las partculas enun fluido (agua aire), cuando sobre ellas actancampos de fuerzas como el gravitatorio u otros.Se distingue del tamizado por que ste utilizaexclusivamente el tamao de las partculas.

GENERALIDADES

En forma ideal un clasificador deber separar unamezcla original de partculas en dos porciones; una departculas gruesas de tamao mayor a un cierto valor alque se llamar d50.

Este valor de d50o sera el tamao de las partculas quetendran la misma posibilidad de ir a la fraccin gruesa(descarga) o a la fina (rebose) y ser denominado enadelante como el tamao de corte del clasificador.

CURVA DE PARTICIN DE UN CLASIFICADOR

Para casos prcticos, ocurre que partculas finasmenores al d50, pasan a la fraccin gruesa y viceversa.

Una forma de determinar cuan alejado delcomportamiento ideal opera un clasificador, es mediantela determinacin de su curva de particin, llamadatambin curva de Tromp, que resulta de graficar eltamao promedio de un rango de tamaos de partcula &versus el porcentaje en peso de partculas de este rangode tamaos que pasan a la descarga del clasificador enrelacin al total de partculas del mismo rango detamaos alimentadas al clasificador.

.

El conjunto de puntos )(, xEx D

calculados para todos los rangos de tamaosalimentados al clasificador originar la curva departicin. A continuacin se detalla la secuencia quese deber seguir para su determinacin.

Se toman muestras del alimento, rebose y descargadel clasificador. Luego se determina los valores def(x) (porcentaje en peso retenido de un anlisisgranulomtrico) para cada muestra.

Si F, R y D son los tonelajes horarios de slidos delalimento, rebose y descarga el porcentaje en peso departculas de tamaos comprendidos entre xm (tamaomximo del rango) y xf (tamao menor del rango),representados por un tamao, promedio

mf xxx .

,que pasan del alimento a la descarga, estar dadopor:

100xalimentadoelenxtamaodematerialdePeso

aargdesclaenxtamaodematerialdePeso)x(ED

100)(

)()( x

Fxf

DxfxE

F

DD

100)( xalimentadoelenxtamaodematerialdePeso

reboseelenxtamaodematerialdePesoxER

100)(

)()( x

Fxf

RxfxE

F

RR

De forma similar, el porcentaje de partculas de tamao x que pasar del alimento al rebose ser:

7010010

7)( xxED

5.125105150 xx

micrones, que representara el tamao promedio delas partculas y por la ordenada

Por ejemplo, si del alimento total a un clasificador, 10ton/h corresponden a partculas comprendidas entrelos 105 y 150 micrones (-100m + 150m) y de stas, 7ton/h pasan a la descarga luego de la clasificacin, elpunto de la curva de particin para este rango detamao estar definido por la abcisa

)(,)( xEx D

)(x

)(,)( xEx R

100)()( xExE RD

Si se tabula un conjunto de pares

para cada valor de

obtenido por anlisis granulomtrico del alimento,

rebose y descarga y se grafican en un papelsemilogartmico, se obtendr una curva similar de lafigura. Igualmente, si se grafica los pares

se obtendr una curva semejante a la nmero 2 simtrica a la curva nmero 1 ya que se cumple:

Curva de particin de un clasificador

)(x

)(x

La curva 1 es la denominada curva de particin de unclasificador o una curva Tromp y en ella se muestraque al aumentar los tamaos promedios departculas

tendern a pasar a la descarga o UF (mayoresvalores de E).

La escala logartmica en las abcisas se usa porcomodidad, ya que los valores de

van generalmente desde los 5 micrones (anlisisgranulomtrico por sedimentacin, ciclosizer opipeta andresiana) y se extiende hasta ms de 1000micrones.

Como se indic antes de plantear el ejemplo prctico,en las operaciones industriales es preferibleexpresar la eficiencia de clasificacin como unporcentaje. A continuacin se propone un mtodo quese detalla secuencialmente.

A continuacin se propone un mtodo que se detallasecuencialmente:Se grafica las curvas de Gaudin-Schumann delalimento, rebose y descarga (Figura 7.2).

EFICIENCIA DE CLASIFICACIN

nalimentacilaendamenorespartculasdePeso

reboseelendamenorespartculasdePeson sof

50

696.0327.02.36

0.77

)(

)(

50

50

Mf

ORf

FxdF

RxdFn

Se calcula la eficiencia de clasificacin nf para las partculas menores al d50 mediante la siguiente relacin:

FF (d50) = 36.2%

FD (d50) = 17.2%

FR (d50) = 77.0%

nalimentacilaendamayorespartculasdePeso

adesclaendamayorespartculasdePeson o

50

52

arg

873.06737.0)2.36100(

)2.17100(

)(

)(

50

502 x

FxdG

DxdGn

Mf

OD

De igual manera se calcula la eficiencia de clasificacin n2 para las partculas mayores al d50.

En una clasificacin ideal tanto n1 como n2 deberanser la unidad, lo que indicara que todas las partculasmenores al d50 van al rebose y que todas laspartculas mayores al d50 van a la descarga.

Se considera los valores de d50 y no los de d50c debidoa que los cortocircuitos son factores de ineficienciaque deben ser considerados.

Se calcula la eficiencia de clasificacin por:N = n1 x n2 x 100

Para nuestro ejemplo n = 60.7%

Esta eficiencia es bastante buena para un hidrocicln.De acuerdo a experiencias prcticas, n tiene valoresque se encuentran alrededor del 50%, siendo anmenor en clasificadores helicoidales.

Emplea los mismos parmetros que el tamizaje

Ecuaciones:Balance de slidosBalance de contenidos de elementos en el slido:porcentaje de finos en fracciones o acumulados pasantes,porcentaje de valores metlicos

Generalmente se conoce:Peso de uno de los productosPorcentaje de componentes de las 3 sustancias.

CARGA CIRCULANTE

D U,u

F,f

O,o

D + Ufu

of

O

U

)(*

)(*

uof

ufo

Ff

Oo

F = O + U Balance de cargas (tonelaje)Ff = Oo + Uu Balance de cargas en fraccin

determinada

Razn de carga circulante

Recuperacin finos en rebalse (fraccin decimal)

TIPOS DE CLASIFICADORESPor su aplicacin, comnmente se conocen dos

tipos de clasificadores:

1.CLASIFICADORES MECNICOSEmplean la fuerza gravitatoria (sedimentacin

obstaculizada libre)El mecanismo de extraccin de arenas gruesas

(u/f) se da en forma continua:RASTRILLOS/ESPIALES

El rea requerida de sedimentacin: es funcin de la densidad, granulometra y concentracin de slidos en la pulpa. Se determina por la ecuacin:

Rs

QEW

06.18*

Donde:W = ancho labio rebalse, piesE = distancia rebalse pto. De entrada, piesQ = caudal pula, GPMRs = Velocidad de sedimentacin, pulg(seg).

La capacidad de transporte mecnico es funcindel diseo y la velocidad y la inclinacin del fondo

Emplean como efecto clasificador la fuerza centrfuga(sedimentacin obstaculizada forzada) sobre la pulpaen una trayectoria circular. Las partculas gruesas ypesadas son empujadas a la periferia y bajan al apex.

Los parmetros de influencia en la separacin del ciclnson: la geometra interna, las dimensiones del apex ydel vortex-finder, y los factores dinmicos: presin debombeo que determina la velocidad angular de la pulpa.

HIDROCICLONES

El hidrocicln es un aparato esttico que utilizafuerzas centrfugas para clasificar slidoscontenidos en una pulpa. Si los slidos que alimentanal clasificador estn suspendidos en aire, ste sedenomina simplemente cicln.Su uso es ampliamente difundido en las plantasmetalrgicas pudiendo realizar clasificaciones enrangos tan gruesos como de 600 micrones y tan finoscomo los de 10 micrones, compitiendo con tamices ycentrfugas. Las principales ventajas que ofrece sonsu fcil fabricacin, su gran capacidad respecto alespacio que ocupa y su bajo costo.

CLASIFICACIN EN HIDROCICLONES

Curvas de particin obtenidas de los

datos experimentales

Curvas de G G S del alimento, rebose y descarga del cicln

Corte de un Hidrocicln

Los hidrociclones tienen una concepcin muy simple;sus partes son las siguientes:

Cmara cilndrica de alimentacin (A) a la que lapulpa ingresa tangencialmente a presin por latubera de alimentacin (B). Esta parte cilndricaest provista en su parte superior de un diagramallamada vrtex finder (C) que luego se prolonga atravs de una tubera (D) por donde sern evacuadoslos productos finos de la clasificacin (rebose).

Seccin cilndrica (E) que se transformar en laparte inferior en un cono (F) que termina en unaboquilla (G) por donde son evacuados los productosgruesos (descarga). Esta boquilla recibe el nombrede apex.

Un hidrocicln se especifica por el dimetro de lacmara cilndrica de alimentacin Dc, siendo lasdimensiones restantes funciones de esta magnitud.Por ejemplo, el rea de ingreso vara del 6 al 8% delrea transversal de la parte cilndrica. Estaentrada es en una mayora de casos rectangular ocuadrada.

El vortex tiene un dimetro Do, que oscila entre el30 al 40% del dimetro Dc y penetra hasta laseccin cilndrica para evitar los cortocircuitos quepodran arrastrar partculas gruesas al rebose.

La seccin cilndrica localizada entre la seccincnica y la cmara cilndrica de alimentacin, tieneun dimetro Dc; su longitud puede variar deacuerdo a la aplicacin del cicln como se verposteriormente.

La seccin cnica presenta un ngulo de 12 paraciclones menores a 10 mientras que para dimetrosmayores, el ngulo puede llegar a 20. El apex tieneun dimetro de aproximadamente del dimetroDo del vortex.

DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES

Por muchos aos los hidrociclones han sidoreferidos simplemente como ciclones y sonampliamente utilizados en circuitos demolienda para hacer la clasificacin departculas. El rango de trabajo de los ciclonesest entre 40 a 400 micrones, son muy pocaslas aplicaciones en tamaos ms finos que 5 ums gruesos que 1000u. Los ciclones se usancon gran ventaja en circuitos de moliendaprimaria, secundaria y de remolienda.

Parmetros bsicos para un hidrocicln

Un cicln estndar se define como aquel en elcual existe relacin adecuada y geomtrica entreel dimetro del cicln, rea de ingreso, tubo devortex, orificio apex y la longitud suficiente queprovee el suficiente tiempo de retencin para laclasificacin apropiada de las partculas.

El parmetro ms importante es el dimetro decicln. Esto es el dimetro interno de la cmaracilndrica que recibe la alimentacin.

El siguiente parmetro en importancia es el rea detubo de ingreso, este es generalmente un orificiorectangular con la dimensin mayor paralela al eje delcicln. El rea bsica se considera generalmente como0.05 veces al cuadrado del dimetro del cicln.

El otro parmetro de importancia que el vortex, pordonde descarga el rebose de partculas finas. Se sabeque la funcin primaria d este tubo de vortex es elcontrol de la separacin y el flujo que abandona elcicln. El vortex debe ser extendido hasta debajo dela entrada de alimentacin para prevenir alcortocircuito de material directamente hacia elrebose. El tamao del vortex igual a 0,35 veces aldimetro del cicln.

La seccin cilndrica es otra parte importante, est entrela cmara de alimentacin y la seccin cnica, tiene elmismo dimetro que la cmara de alimentacin, su funcines incrementar el tiempo de retencin. Para un ciclnestndar la longitud debe ser igual al dimetro.

Luego, la seccin cnica que tiene un ngulo generalmenteentre 10 - 20 su funcin es similar a la seccincilndrica, proveer tiempo de retencin. La seccin cnicatermina en el orificio apex que tiene como dimensincrtica el dimetro interno de dicho punto de descarga,debe ser lo suficientemente amplio para evitar que elcicln se obstruya. El tamao normal del apex mnimo esde 10% del dimetro del cicln y puede ser tan grandecomo 35%.

Por lo anterior, si hallamos el dimetro del cicln,tendramos determinadas las dimensiones bsicasgeomtricas de sus partes.

Criterios de Seleccin de hidrociclones

En diseos de circuitos de molienda clasificacin,el objetivo es producir un rebose del cicln quetenga cierta caracterstica granulomtrica, estanormalmente est definida como un porcentaje quepasa una determinada apertura de malla enmicrones.

Krebs Enginering propone una relacin emprica que ligala distribucin del over flow en tamaos de partculascon el D50c requerido para producir una separacinespecificada; sta se da en la tabla.

% PASSINGdel rebose de

un tamao dadoFactor

98.8 0.54

95.0 0.73

90.0 0.91

80.0 1.25

70.0 1.67

60.0 2.08

50.0 2.78

La relacin indicada en esta tabla es para sistemastpicos de molienda en distribuciones de tamao promedioy puede variar slo ligeramente con las caractersticasparticulares de cada mena.

La separacin del cicln puede ser alcanzada usandola ecuacin z.

D50c (aplicacin) = D50c(base) x C1 x C2 x C3

El D50c (base para un cicln de dimetro dado semultiplica por tres factores de correccindesignados como C1, C2, C3.

Este D50 (base) es el tamao de micrones que uncicln estndar puede alcanzar operando bajo lascondiciones base y se estima de la relacin 3.

D50c (base) = 2.84 D0.66

Donde: D = dimetro del cicln (cm.)

La correccin C1 se debe a la influencia deconcentracin de slidos contenidos en la pulpaalimentada y puede estimarse por la siguienterelacin:

donde V = % slidos en volumen del alimento alcicln.

La segunda correccin C2 es debido a la cada depresin, medida entre la presin de alimentacinmenos la presin del rebose.La cada de presin es una medida de la energa quese utilizar en el cicln para alcanzar la separacin,en lo posible se recomienda que esta cada de presinsea del orden de 40 a 70 Kpa (5 a 10 PSI). Se puedeestimar de la siguiente relacin.

43.1

153

53 vC

C2 = 3.27 P 0.2 P = cada de presin en Kpa.

Se deduce que una alta cada de presin tendr comoresultado una separacin fina y una baja cada depresin, debe significar una separacin gruesa.

La siguiente correccin, C3 se debe al efecto de lagravedad especfica de slidos y lquido que son sujetosde clasificacin. Tiene mayor importancia cuando ladiferencia de gravedad especfica entre el mineral yganga es fuerte que conduce a pensar que se permiteuna mayor liberacin de partculas minerales a untamao relativamente grueso de separacin.

donde : GS = Gravedad especfica de slidos

GL = Gravedad especfica de lquido

(Normalmente 1)

5.0

3

65.1

LS GGC

EJEMPLO DE CLCULO

Seleccionar el tamao / nmero de ciclonespara un circuito de molienda que consta demolino de barras y bolas donde el alimentofresco si RM es 25C TPH de slidos, ambasdescargas de molino se juntan en el cajn debomba y se envan a los ciclones.

El overflow debe ser 60% - malla 200 a unmnimo de 40% de slidos en peso. Elunderflow regresa al molino de bolas cuyacarga circulante se obtiene en 225% Sp gr =2.9 Presin = 50 Kpa.

Flujos del Circuito

Rebose del Clasificador

TPH slidos : 250

% slidos : 40%

TPH lquido : 625 250 = 375

TPH pulpa : 250 / 0.4 = 625

Densidad pulpa : 1355.1 (calculado en base a relacin conocida de porcentaje slidos y K)

= 1000 / (1 - % SK)

L / seg (pulpa) = 128.1

Arenas del Clasificador

TMPH (slidos) = 250 x 2.25 = 562.5

TMPH (lquidos) = 167.5

TMPH (pulpa) = 750.0

Densidad pulpa = 1966

L / seg = 106

Porcentaje = 75%

Alimento al Cicln

TMPH (slido) = 812.5 TMPH (lquido) = 562.5 TMPH (pulpa) = 1375 % slidos = 59.1 densidad pulpa = 1632 L/seg = 234 *conc. Sol. en volumen= 33.76

76.339.2

.

.

632.1.

100

1.59(*)

3

4 solton

solMx

pulpam

pulpaton

pulpaton

xslidoston

Si se desea obtener 60% - m 200 en el rebose se

estima el D50 de aplicacin de la tabla dada por

Krebbs, corresponde un factor de 2.08.

Tamao en micrones = 74 (malla 200)

de aplicacin

D50c requerido = 2.08 x 74 = 153.9 u

D50c (aplicacin) = 3353.9 u

Clculo de factores de Correccin

11.453

26.335343.1

1C

C2 = 3.27 (50)-0.28 = 1.09

932.019.2

65.15.0

3C

321

5050

CCC

aplicacincdbased

932.009.111.4

9.15350

xxbased

d50 (base) = 36.8 uCon la relacin conocida se halla el dimetroadecuado de cicln.Dd50 (base) = 2.84 D0.66

DondeD50 (base) = 36.8

Luego : D = 485 cm (19)

Se puede decir que el cicln es de 18 a 20 dedimetro.

Para hallar la capacidad Krebbs propone un grfico

que relaciona capacidad de cicln en litros/segundo

contra cada de presin que proporciona una familia de

rectas paralelas segn el dimetro del cicln en

pulgadas. De tal grfico expuesto en papel log-log se

proporciona los siguientes datos, a fin de realizar la

respectiva interpolacin.

Cicln Cada Presin Capacidad

10 cm20500

1.25.8

15 cm20500

3.116.0

25 cm20500

6.835.0

38 cm 20500

14.062.0

50 cm20500

26.0140.0

Para 50 Kpa se obtiene aproximadamente 40 lt/seg, sila necesidad de alimentacin es 234 lt/seg, luego serequieren 234/40 = 6 ciclones de 18 a 20 dedimetro. El resto de dimensiones bsicas se deducende las consideraciones expuestas referentes aparmetros.

Gracias por su atencion