proceso y operacion de molienda y clasificación
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PROCESO Y OPERACIÓN DEMOLIENDA Y CLASIFICACIÓN
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MOLIENDAINTRODUCCIÓN
La función del procesamiento de minerales es preparar el mineral para la extracción
del metal. Para esto se debe separar la parte valiosa de la ganga, produciendo una
fracción enriquecida que se denomina concentrado y un descarte llamado colas. Al
concentrar, se reduce el volumen de material que los metalurgistas van a manipular y
de reactivos necesarios para obtener el metal puro. Existen dos operaciones
fundamentales en el procesamiento de minerales:
Liberación del material valiosos de la ganga
Separación de este material de la ganga, proceso denominado concentración.
La liberación del material valiosos de la ganga se realiza mediante la molienda, hasta
un tamaño tal que el producto sea una mezcla relativamente limpia de partículas de
material y ganga, este material es necesario clasificarlo para obtener el tamaño
deseado.
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El siguiente proceso que es la separación se realiza valiéndose de ciertas diferencias
entre las propiedades de los constituyentes del mineral. Un método de separación queutiliza las diferencias en las propiedades superficiales de los minerales es la Flotación.
GENERALIDADES DE MOLIENDA
La molienda es la última etapa de reducción de tamaños. En esta etapa las partículas
se reducen en tamaño por una combinación de impacto y abrasión vía seca o húmeda.
La operación se realiza en recipientes cilíndricos rotatorios llamados molinos de
volteo. Estos contienen una carga de medio de molienda que se mueve dentro del
molino produciendo la disminución de tamaño de las partículas. El medio de molienda
puede estar compuesto de barras de acero, bolas, roca dura o en algunos casos de
trozos del mismo mineral.
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En el proceso de molienda, partículas entre 5 a 20 mm se reducen en tamaño hasta
partículas de 10 a 300 µm. Todos los minerales tienen un mallaje o tamaño óptimo de
molienda, el cual depende de varios factores incluyendo la extensión en la cual los
elementos valiosos están dispersos en la ganga y el proceso de separación a usar.
Objetivos de la molienda y su importancia
La molienda es una operación unitaria que tiene por objeto reducir el tamaño delmineral para liberar las partículas de mineral de la ganga. La separación entre
partículas que contienen el mineral (valiosos) y el resto, ocurre en la etapa siguiente a
la molienda que es la flotación. La importancia de esta operación queda demostrada
por el hecho que gran parte de la energía gastada en el procesamiento de un mineral
es ocupada por molienda. En consecuencia esta parte del proceso es de fundamental
incidencia en el costo del producto. Cualquier mejoramiento en la operación de
conminución, se reflejará como una importante economía del proceso.
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MECANISMOS DE CONMINUCIÓN
La molienda en molinos de volteo está influenciada por el tamaño, cantidad, el
tipo de movimiento y los espacios entre los elementos de molienda en el molino.
En oposición al chancado, que se efectúa entre superficies relativamente rígidas,la molienda es un proceso al zar y está sujeta a las leyes de probabilidad. El
grado de molienda de una partícula de mineral depende de la probabilidad de
que ésta llegue a una zona en que actúa el medio de molienda y la probabilidad
que ocurra algún efecto o evento de molienda. La reducción de tamaño en un
molino se debe a la acción de tres tipos de mecanismos que pueden actuar
simultáneamente: impacto o compresión, cizalle y abrasión.
Figuras: (a) Impacto o compresión (b) Cizalle (c) Abrasión
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Impacto o Compresión: Aplicada normalmente a la superficie de la partícula
Cizalle: Debido a las fuerzas oblicuas o de corte
Abrasión: Debido a las fuerzas que actúan paralelas a la superficie
Estos mecanismos distorsionan las partículas y cambian su forma más allá de ciertos
límites determinados por su grado de elasticidad, causando el quiebre de ellas. La
molienda comúnmente se efectúa vía húmeda, aunque en ciertas aplicaciones se
recomienda molienda seca.
Cuando el molino se hace rotar, la mezcla del medio de molienda, mineral y agua, se
mezclan en forma íntima y el medio de molienda puede reducir de tamaño las partículas
por cualquiera de los métodos anteriores, dependiendo de la velocidad de rotación del
molino. Esta velocidad de rotación proporciona la energía necesaria para moler, pero
parte importante de ella se disipa como calor y ruido.
Esta etapa es la que consume mayor energía de todo el proceso de tratamiento de
minerales, por lo cual debe ser estrictamente controlada.
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MOVIMIENTO DE LA CARGA EN UN MOLINO
Lo que distingue a este tipo de molinos es el uso del medio de molienda. El medio de
molienda está compuesto por elementos grandes, duros y pesados en relación a laspartículas de mineral, pero pequeños en relación al volumen del molino; ya que
ocupan poco menos de la mitad del volumen del molino. Debido a la rotación y
fricción de la carcasa del molino, el medio de molienda es elevado hasta alcanzar una
posición de equilibrio dinámico cayendo sobre la carga, alrededor de una zona
muerta, donde ocurre poco movimiento y en una zona donde no hay carga.
La velocidad de rotación del molino gobierna la naturaleza del producto y la cantidad
de desgaste del recubrimiento de la carcasa . Por ejemplo, un conocimiento práctico
de la trayectoria seguida por las bolas de acero en un molino determina la velocidad aque debe rotar para que las bolas caigan sobre el pie de la carga y no sobre el
recubrimiento; ya que esto provocaría un rápido desgaste de éste.
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La fuerza impulsora del molino se transmite por el recubrimiento a la carga. A
velocidades relativamente bajas, con recubrimientos “lisos”, el medio de molienda
tiende a rodar hacia el pie del molino y ocurre disminución de tamaño principalmente
por abrasión. Este efecto de “cascada” produce molienda más fina con aumento de la
producción de lamas e incremento del desgaste del recubrimiento. A mayores
velocidades el medio de molienda cae en un efecto de “catarata” sobre el pie de la
carga. Este efecto favorece la reducción de tamaño por impacto, la producción de
partículas de tamaño mayor y reduce el desgaste del recubrimiento. A la “velocidad
crítica” del molino, la trayectoria teórica del medio es tal que caerían fuera de la carga.
En la práctica ocurre el fenómeno de centrifugación y el medio de molienda se mueve
en una posición esencialmente fija contra la carcasa.
Baja velocidad Efecto cascada Abrasión Molienda fina Desgaste del
recubrimiento.
Mayor velocidad Efecto catarata Impacto Molienda gruesa
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Zona muerta
Zona de impacto Zona de abrasión
Zona catarata
Zona cascada
Trayectoria parabólica
Trayectoria circular
Figura : Movimiento de la carga en un molino de rodamiento de carga
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ImpactoCizalle Abrasión
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VELOCIDAD CRÍTICA
La velocidad crítica de un molino, es la velocidad mínima a la cual la carga se
centrifuga y se mantiene sostenida contra las paredes del cilindro del molino.
Si desarrollamos un balance de fuerzas a la velocidad crítica se obtiene:
En donde:
D = diámetro del molino en pies
NC = velocidad crítica en r.p.m
para valores de D mucho mayores que el diámetro de los medios moledores se puede
utilizar :
Ejercicio : Determinar la velocidad del SAG 3 en r.p.m, si trabaja a un 79 % de la
velocidad crítica y posee un diámetro de 36’.
d D N
C
6.76
D N
C
6.76
m.p.r ...
D
.NC 76612
6
676
36
676676
Por lo tanto la velocidad del molino es 0.79 * 12.766 = 10 r.p.m.
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MOLINOS ROTATORIOS DE VOLTEO
Molinos de volteo es el nombre genérico de una serie de modelos de molinos para
reducción fina que se basan en el mismo principio de molienda. Estos molinos, en
general consisten en una carcasa cilíndrica o cónica que rota sobre su eje horizontal y
que está cargada con medios de molienda tales como barra, bolas o rocas del mismo
mineral.
Los tipos de molinos son:
Molinos de barras
Molinos de bolas
El molino de bolas difiere del de barras en su relación largo/diámetro (L / D). En general
para molinos de bolas, su largo no excede del diámetro (L/D =1). El molino de barras
comúnmente es largo comparado con su diámetro (L/D > Ó = 1).
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MOLINO DE BARRAS
Se pueden considerar como máquinas de chancado fino o molienda gruesa. Son
capaces de trabajar con alimentaciones de 50 mm y entregar productos de hasta 300µm. A menudo se prefieren para chancado fino, sobre todo cuando el material tiene
alto contenido de arcilla y tienden a taponar al chancador. La característica distintiva
de un molino de barras es que la longitud de la coraza cilíndrica está entre 1,5 a 2,5
veces su diámetro.
Las barras son un poco más cortas que el largo del molino (2 a 3 pulg) para que
trabajen en buenas condiciones sin formar puentes a lo ancho del cilindro. La longitud
máxima del molino es de aproximadamente seis metros, pues para longitudes mayores
las barras se deforman (se pandean). Puesto que las barras superiores a 6 m se
deforman, esto establece la longitud máxima del molino. Actualmente se usan molinos
de barras de hasta 4,57 m de diámetro por 6,4 m de longitud.
Los diámetros de las barras varían de 25 a 150 mm. Mientras más pequeño sea el
diámetro de las barras, mayor será el área de molienda y por consiguiente será mayor
la eficiencia de molienda.
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Se usan barras de acero al alto carbono porque son más duras y se quiebran en vez de
doblarse al desgastarse, no enredándose así con las otras barras. La capacidad óptima
de molienda se obtiene con barras nuevas cuando estas ocupan el 35 % del volumen de
la coraza.
Cuando el volumen alcanza 20 – 30 % (por desgaste) se restituye el valor original
agregando barras nuevas y retirando las más desgastadas.La sobrecarga da como resultado una molienda ineficiente y un mayor consumo de
barras y revestimiento. El consumo de barras varía ampliamente con las características
de la alimentación del molino, velocidad del molino, longitud de las barras y tamaño del
producto, normalmente está en el rango de 0.1 a 1.0 kg de acero por tonelada de mineral
para molienda en húmedo, pero es menor para la molienda en seco.
Los molinos de barras normalmente trabajan entre el 50 a 65 % de la velocidad crítica,
con el fin de que las barras formen una cascada en vez de una catarata lo cual tiende a
trabar las barras.
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Fig. : Acción de molienda de las barras
Las siguientes ventajas se deben considerar cuando estos molinos se comparan con
otros tipos.
1.- La acción de molienda controla la distribución de tamaño del producto de tal forma
que no es necesario un circuito cerrado.
2.- El medio de molienda es de un costo relativamente bajo.
3.- Se obtiene una alta eficiencia de molienda puesto que hay menos espacio en una
carga de barras que con cualquier otro medio de molienda. Esto también da por
resultado un bajo consumo de acero. Debido a su mayor masa, las barras en cascada
ejercen un golpe más fuerte que una carga de bolas de acero y por consiguiente las
partículas gruesas se quiebran más fácilmente.
4.- Las barras se pueden mantener en condiciones de trabajo máximas ya que las
barras gastadas se pueden reemplazar fácilmente.
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MOLINOS DE BOLAS
Las etapas finales de reducción de tamaño se efectúan en molinos de bolas. Estos
pueden clasificarse por la naturaleza de la descarga en:
Descarga overflow o rebalse
Descarga por parrillas
Este último tipo está provisto con parrillas de descarga entre el cuerpo cilíndrico del
molino y el muñón de descarga. La pulpa fluye libremente a través de las aberturas de
la parrilla y después es elevada hasta el nivel del muñón de descarga. Los molinos con
parrilla comúnmente trabajan con alimentación más gruesa que los con rebalse y no se
usan para molienda muy fina. La razón principal es que con la formación de muchas
bolas pequeñas, el área de aberturas de la parrilla se obstruye rápidamente.
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El molino con descarga por rebalse es el que se usa para la mayoría de las
aplicaciones, debido a que es más simple de operar, se usa de preferencia para
molienda fina y remolienda.
Varios factores afectan la eficiencia de la molienda en los molinos de bolas. La
densidad de la pulpa de la alimentación debe ser tan alta como sea posible y
compatible con la facilidad de fluir a través del molino.Es esencial que las bolas estén cubiertas con una capa de mineral. Una pulpa muy
diluida incrementa el contacto de metal a metal, produciendo un consumo de acero
elevado y una eficiencia reducida de molienda.
Porcentaje de sólido ; los molinos de bolas deben trabajar entre 65 y 80 % de sólido
por peso, lo que da un mejor aprovechamiento de la energía.
La viscosidad de la pulpa aumenta con la finura de las partículas, por consiguiente los
circuitos de molienda fina requieren menores densidades de pulpa.
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Al igual que con los molinos de barras la eficiencia depende del área disponible para
molienda. Por esta razón se agrega una cierta distribución de tamaño de bolas y las
más grandes serán aquellas necesarias para fracturar las partículas más grandes y
duras que vienen con la alimentación. Cuando las bolas se gastan dejan el molino
junto con el producto y se pueden remover pasando las descarga por una rejilla o
tamiz colocado sobre el cajón receptor de pulpa.
La carga de bolas: La carga del medio de molienda ocupa entre el 40 – 50 % del volumen interno del
molino, alcanzando un máximo en 50 %, en una zona en que la eficiencia no varíe
mucho con la carga.
Velocidad de rotación:
Los molinos de bolas comúnmente se operan a velocidades mayores que los molinos
de barras, de tal forma que se obtiene primordialmente un efecto de catarata. La
velocidad normalmente está comprendida entre el 70 y 80 % de la velocidad crítica.
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CIRCUITOS DE MOLIENDA
El tipo de molino para una molienda particular y el circuito en que debe estar deben
considerarse simultáneamente. Los circuitos se dividen en cerrados y abiertos. En la
industria minera casi siempre se usa circuito cerrado (molino de bolas) en el cual el
material del tamaño requerido se remueve en un clasificador, retornando los tamaños
mayores al molino.
En operaciones en circuito cerrado no se requiere efectuar toda la reducción de
tamaño en un paso. En vez de esto, los esfuerzos van encaminados a retirar el material
desde el circuito tan pronto alcance el tamaño deseado, aumentando así la capacidad.
El material retornado (C) al molino se denomina "carga circulante" y su peso se
expresa como un porcentaje de la alimentación fresca (F).
100X A
CcirculanteaargC
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El circuito cerrado reduce el tiempo de residencia de las partículas en cada paso,
eliminando el exceso de molienda e incrementando la energía disponible para
molienda útil. Debido a la gran cantidad de material de tamaño cercano al tamaño del
producto que se retorna al molino, hay una reducción del tamaño medio de laalimentación, lo cual permite el uso de bolas más pequeñas aumentando la eficiencia
de la molienda.
Los molinos de barras generalmente se usan en circuito abierto debido a su acción de
molienda, especialmente cuando preparan la alimentación a los molinos de bolas. Los
molinos de bolas virtualmente siempre se usan en circuito cerrado con algún tipo de
clasificador.
Circuito cerrado directo: El material de alimentación fresca entra directamente al
molino.
Circuito cerrado inverso: El material de alimentación fresca entra primeramente a un
clasificador y el sobretamaño pasa al molino como carga circulante.
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CIRCUITOS DE MOLIENDAFlotación
Alimentación
Circuito Cerrado directo
Flotación
Alimentación
Circuito Cerrado inverso
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Alimentación
Fig. 4b: Circuito Abierto
Descarga
DescargaAlimentación
Circuito abierto: estos se caracterizan porque no existe un equipo clasificador enla descarga y por ende la descarga del molino continuo su paso a la próxima etapa.
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Variables en el Proceso de Molienda
En general, las variables del proceso de molienda pueden clasificarse en variables de
diseño y variables operacionales.
a) Variables de DiseñoEl diseño de circuitos de molienda debe considerar una serie de variables tales como:
1.- Velocidad crítica del Molino: Velocidad a la cual las fuerzas centrífugas actúan sobre
la carga de un molino, obligándola a adherirse a las corazas internas, con la
consiguiente pérdida de eficiencia.
2.- Volumen de carga : Se expresa como el porcentaje del volumen entre las corazas quees llenado con bolas y mineral.
3.- Potencia versus carga en el molino: La máxima potencia se consume en el caso de
que la carga ocupe aproximadamente el 50 % del volumen.
4.- Tamaño del Molino: El tamaño del mlino se determinará sólo en base a la potencia
requerida para moler.b) Variables Operacionales
Las variables de operación más relevantes del proceso de molienda son las siguientes:
a) Porcentaje de sólido en el molino: El porcentaje de sólido de la pulpa en el interior del
molino, se regula normalmente con adición de agua para obtener una viscosidad
adecuada.
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b) Tamaño de bolas: Es la variables simple más importante en el circuito de
molienda; asimismo, el tamaño, densidad, forma, dureza, tenacidad ycantidad de medios de molienda, tienen marcados efectos sobre la molienda.
c) Carga circulante y eficiencia de clasificación: Una eficiencia de
clasificación baja significa que el fino en vez de salir por el rebose sale por la
descarga (cortocircuito) lo que lleva consigo un aumento de la carga
circulante. Si se mejora la eficiencia de clasificación, disminuirá el corto
circuito de finos, y podrá por ende, disminuir la carga circulante y aumentar la
alimentación fresca al molino, con el consiguiente aumento de capacidad que
es del mayor interés.
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CONTROL DEL CIRCUITO DE MOLIENDA
El propósito de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de mineral hasta que
se pueda conseguir una liberación económica del material valioso, entonces esesencial que un molino no sólo que acepte una cierta cantidad de material por día, sino
que debe entregar un producto de tamaño conocido y controlable.
Las principales variables que pueden afectar este control son los cambios en la
velocidad de alimentación, distribución de tamaños y dureza de la alimentación,
alimentación de agua y las interrupciones en la operación del circuito, tales como
paradas para cambios de revestimientos del molino, bombas o ciclones, etc.
El control de la velocidad de alimentación es esencial para una operación suave, de tal
forma que se hace necesario el uso de alimentadores especiales de peso constante. El
control de la carga del medio de molienda se efectúa controlando la potencia
consumida por el molino. Una caída en el consumo de energía hasta un cierto nivel
requerirá la recarga de medios de molienda frescos.
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Las fluctuaciones en el tamaño de la alimentación y la dureza probablemente son los
factores más significativos que provocan problemas con el balance del circuito de
molienda. Estas fluctuaciones pueden provenir de diferencias en composición,
mineralización, tamaños de grano y cristalización del mineral que viene de diferentes
partes de la mina; de cambios en la abertura del o los chancadores (a menudo debido
al desgaste) y del daño de los harneros en el circuito de chancado. El almacenamiento
del material tiende a suavizar las variaciones.
El incremento en el tamaño de la alimentación o dureza produce un producto de mayor
tamaño a menos que la alimentación sea automáticamente reducida, inversamente una
disminución de tamaño o dureza permitirá un incremento de la alimentación. Un
producto más grueso resulta en una mayor carga circulante, incrementado el flujo
volumétrico y reduciendo el tiempo de residencia de las partículas en el molino.
Esto causa un mayor incremento en el tamaño del producto y en el flujo volumétrico.
Como el tamaño del producto que entrega un " Hidrociclón" depende o se ve afectado
por el flujo, la distribución de tamaño cambiará. Luego, el control de la carga
circulante es bastante importante en el control del tamaño del producto.
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En muchas operaciones un análisis continuo sobre la corriente (on - stream) se usa
en el rebalse del clasificador para controlar la operación de molienda, mientras que
en plantas más antiguas la densidad de la pulpa del rebalse ha sido usada como guía
para el tamaño del producto.Mediciones de la carga circulante se pueden efectuar por muestras rutinarias de
varias corrientes.
CÁLCULOS RUTINARIOS
El control de la operación de una planta de molienda es un problema de
imponderables: desde el momento que el material bruto cae a la alimentación del
molino, el proceso es continuo y sólo cesa esta continuidad cuando el producto
finalmente emerge para descansar en las bodegas de concentrado y en los tranques
de relaves. El material en proceso no puede ser pesado sin interrumpir tal
continuidad; consecuentemente, el control de la planta depende mucho del“muestreo” adecuado del material que se halla en flujo, de estas muestras se deriva
información esencial por medio del análisis, en cuanto al contenido de metal,
distribución del tamaño de partículas y contenido de agua u otros ingredientes en la
pulpa del mineral.
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a) Porcentaje de sólidos
El porcentaje de sólidos es el peso del mineral seco molido contenido en una unidad
de pulpa. Por ejemplo 40 % de sólidos significa que en 100 Kg de pulpa hay 40 Kg de
mineral seco propiamente tal y los 60 Kg restantes corresponden a agua.
Donde:
X = Porcentaje de sólido
S = Peso específico del sólido
P = Peso específico de la pulpa
MS = Masa de sólidos
MP = Masa de pulpa
100Xm
mX
P
S
1001
1X
)(
)(X
SP
PS
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La densidad (ρ), se define como la masa por unidad de volumen
Ejemplo: Determinar el porcentaje de sólidos de la pulpa, cuyo peso específico
(pulpa) es en el momento del muestreo de 1,643 g/cc, siendo el peso específico del
sólido seco de 3,1 g/cc.
VP = volumen de pulpa
Ejemplo: Si llenamos un depósito de 1000 cc de capacidad con pulpa que pesa 1.643 g,
el peso específico de la pulpa sería:
cc g cc
g P /643,1
000.1
643.1
P
P
P
V
m
% . X ),( ,
),( , X 7757100
1136431
1643113
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Balanza Marcy
Este equipo es el más ampliamente usado en el control de circuitos
de molienda en la pequeña industria. Es análogo a una pesa tipopercha, en cuyo gancho cuelga un recipiente cilíndrico dotado con
un rebalse para mantener un volumen de pulpa de 1000 cc, (1 Lt).
La lectura se realiza en el visor donde una aguja registra el valor
medido, sobre una escala circular. La escala principal (superior)
corresponde al peso específico de la pulpa (gramos).
Las escalas siguientes corresponden a porcentajes de sólidos, que
difieren (entre escalas) básicamente en el peso específico o
gravedad específica del sólido.
En el ejemplo anterior con la ayuda de la balanza Marcy se puede leer directamente el
peso especifico de la pulpa sabiendo el peso especifico o gravedad específica del
sólido (3,1 g/cc), se lee directamente al porcentaje de sólidos de la escala
correspondiente, 57,7%.
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Flotación
A = Alimentación
C
B
D
A = Tonelaje de mineral al molino; XA = Porcentaje de sólidos en la alimentación
D = Tonelaje de mineral en el rebalse o fino ; XD = Porcentaje de sólidos en
rebalse.
C = Tonelaje descarga gruesos ; XC = Porcentaje de sólidos en la descarga del
clasificador.
B = Tonelaje de mineral en la descarga del molino; XB = Porcentaje de sólidos en
la descarga del molino.
BALANCE DEL CIRCUITO MOLIENDA CLASIFICACIÓN
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Ejercicio :Una Planta Concentradora es alimentada con 120.000 t/d de mineral con una
ley de 1,8 % de Cu. De la operación se obtienen 4.482 t/d de concentrado con una ley
del 40 % en cobre. Determinar las t/d de relave y su ley en cobre.
F = t/d de alimentación = 120.000
f = % ley de alimentación = 1,8
C = t/d de concentrado = 4.482
c = % ley de concentrado = 40
T = t/d de relave = ?
t = % ley de relave = ?
Figura : Representación esquemática plantaconcentradora
PLANTACONCENTRADORA
AlimentaciónF, f
RelaveT, t
ConcentradoC, c
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1) Balance de masa total F = C + T Ec. 1
2) Balance de finos F * f = C * c + T * t Ec. 2
De Ec. 1 se despaja el flujo de relave T
T = F – C = 120.000 – 4.482
T = 115.518 t/d
Despejando de Ec. 2 el valor de la ley de relave es:
t = 0,32 %
En los balances metalúrgicos de las plantas concentradoras es común utilizar lossiguientes parámetros:
115.518
40*4.4821,8*120.000=
T
c*Cf *F=t --
100t)-(ca
t)-(ac
100*t)(c*f
t)(f *c
=100*f *F
c*C
=n x -
-
tf
tc=
C
F=iónconcentracdeRazón
-
-
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MOLINOS – CONSTRUCCIÓN
Las partes principales en un molino:
Carcasa: Las carcasas están diseñadas de tal forma que puedan soportar los
impactos, y la carga. Se construyen de planchas que se cilindran soldando los
extremos.
La plancha es perforada para permitir la sujeción del revestimiento (interno).
Normalmente disponen de 1 a 2 puertas de inspección. Para fijar los muñonescabezales a los extremos de la placa de la coraza se sueldan flanges de acero al
extremo del cilindro.
Extremos del Molino: Los cabezales o muñones pueden ser de hierro fundido para
diámetros menores de 1 metro. Diámetros mayores exigen la construcción de acero
fundido, el cual es relativamente liviano y puede ser soldado. Pueden ir soldados a la
carcasa (sin flanges) o bien unidos a través de flanges.
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Transmisión: Los molinos de rodamiento de carga se mueven por un piñón engranado
con una corona cilíndrica remachada a un extremo de la máquina. El piñón va
directamente unido al motor.
Revestimiento: Las caras internas del molino consisten en recubrimientos
reemplazables los cuales pueden soportar los impactos, ser resistentes al desgaste y
promover un movimiento más favorable de la carga. Los recubrimientos pueden teneruna gran variedad de formas.
Los recubrimientos para molinos de bolas pueden ser hechos de hierro fundido aleado
con níquel, otros materiales resistentes al desgaste o gomas. Para molinos de barras
son generalmente de acero al manganeso o acero al cromo, en forma de onda. El costo
de recubrimiento es uno de los costos grandes en la operación del molino, de aquí que
se deba hacer una muy buena elección para que tenga el máximo de vida útil.
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Vista interior del molino, destacando la coraza. (a la derecha)Tipos de coraza (a la izquierda)
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Alimentación: El tipo de alimentador dependerá de si la molienda se hace en circuito
cerrado o abierto y si esta se efectúa vía seca o vía húmeda. El tamaño y el flujo de
alimentación son importantes.
Spout Feeder : Consiste de un chute cilíndrico o elíptico, soportado
independientemente del molino y proyectado hacia el interior de este a través del
cabezal de alimentación. El material se alimenta por gravedad a través de la canal y se
usa para molinos que operan en circuito abierto o en circuito cerrado.
El chute de alimentaciónes el que ingresa la cargaal interior del molino,
desde la correa dealimentación
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Figura : Partes principales de un molino
Chute dealimentación
Muñón
Descansoalimentación Piñón
Corona
Carcasa
Descanso
Eje Piñón
Embrague
Motor
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MOLINO DE BOLAS
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MOLINO DE BOLAS
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MOLINOS DE BOLAS
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ASPECTOS PRÁCTICOS
Debe ponerse especial atención en la operación de molienda, debido a la importancia
que ella tiene en la eficiencia y operación de la etapa de concentración. Es por estoque un déficit de molienda del mineral resultará en un producto demasiado grande con
un grado de liberación demasiado bajo para una separación económica. En la etapa de
concentración se obtendrá por lo tanto una recuperación y razón de enriquecimiento
baja, Por otra parte un exceso de molienda innecesariamente reducirá el tamaño de
partícula de la ganga y reducirá el tamaño del mineral valioso hasta bajo el tamaño
requerido para una separación eficiente con un consumo "inútil" de energía en exceso.
También producirá un aumento de los consumos de reactivos. Las variables más
usuales de manipular por el operador son, el régimen de carga fresca al molino y elporcentaje de sólidos. A fin de prevenir anomalías en la operación por fallas en el
sistema mecánico de los molinos, el operador debe poner especial atención en el
detectar sobrecalentamiento de los descansos, filtraciones a través de la coraza,
pernos sueltos, sobrecargas, nivel de medios de molienda, operación bombas, etc.
MOLIENDA AUTÓGENA
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MOLIENDA AUTÓGENA
Aunque conocida y practicada desde principios de siglo, durante los últimos 15 años
se ha desarrollado en forma vertiginosa. Esta forma de molienda ha llegado como
respuesta a necesidad de una mayor productividad para compensar la disminución de
las leyes y al aumento de los costos de Mantención y operación. El término “Molienda
Autógena”, tiene diferentes significados para diferentes autores, por esta razón
definiremos los términos a emplear.
Molienda Autógena (Autogenous Mills): Método de reducción de tamaño en el cual los
medios moledores están formados principalmente por colpas de la mena que se
procesa.
Molienda Semiautógena (Semi-autogenous Mills): En este caso el mismo tipo de
material anterior se somete a reducción de tamaño adicionando bolas de acero comomedio de molienda, además del material mismo.
Comúnmente la molienda autógena o Semiautógena se emplea en molienda primaria
o para la primera etapa de molienda en cualquier concentrador.
MOLINO SAG
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MOLINO SAG
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La molienda autógena en molinos con descarga por rebalse ha mostrado ser ineficiente.
Por esta razón los Molinos Autógenos y Semiautógenos se caracterizan por el uso de una
parrilla de descarga. Esta parrilla evita que el material grueso escape del molino. De este
modo, el mineral alimentado al molino puede ser descargado sólo una vez que ha sido
molido a un tamaño igual o menor que las aberturas de la parrilla.
La Figura muestra en forma esquemática la clasificación que se produce por la parrilla de
descarga en un molino semiautógeno.
Parrilla interna de abertura Xp
Descarga
Alimentación
Representación de la clasificación interna efectuada por la parrilla de descarga
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Parte interior de Molino SAG
Parrillainterna
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Mecanismos de reducción de tamaños en Molienda Autógena
El proceso de conminución autógena es esencialmente por ABRASION y FRACTURA.
La abrasión se produce por efecto del roce de las partículas al rodar, provocando la
remoción de granos superficiales. La fractura se produce por efecto de los impactos
del material entre si, removiendo trozos de material. Los dos mecanismos de
reducción de tamaño se deterioran si se produce un déficit de tamaños
“COMPETENTES" en la carga del molino. Una vez que se alcanza un cierto tamaño de
partícula (pebbles), la velocidad de reducción de tamaño disminuirá drásticamente.
En estos casos se dice que el molino se llena con un “tamaño crítico” de material, el
cual es demasiado pequeño para el mecanismo de abrasión y demasiado grande para
la fractura. Este fenómeno entonces, estará asociado con pérdida de eficiencia de
molienda, pérdida de capacidad y generación excesiva de finos.
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Cuando el material tiende a comportarse de esta manera puede mejorarse la capacidad
y eficiencia agregando bolas de acero, las que mejorarán las condiciones de impacto
dentro del molino. En este caso la potencia, eficiencia y capacidad del molino
mejoraran a expensas del consumo de acero del medio de molienda.
Esta modalidad de reducción de tamaño es llamada MOLIENDA SEMIAUTOGENA. La
molienda Semiautógena entrega una distribución de tamaño del producto más gruesa
y además actúa como SCRUBBER (lavador) de los componentes pegajosos (difíciles
de tratar en chancadores terciarios y secundarios y harneros) retirándolos en el barro.
El consumo de acero para circuitos de SAG – Bolas, es de 770 g de acero por bolas/ tde mineral normal (Wi = 16.5 KWH/t) y 140 g de acero por revestimientos / t de mineral.
Utilizan parrilla de descarga con aberturas de ½” a 3”. Evita que las partículas gruesas
dejen el molino.
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Para una Operación Estable de un Molino Semiautógeno se requiere tres condiciones:
- Una adecuada proporción de las fracciones gruesa, intermedia y fina en la alimentación
fresca que le permita al molino reponer los medios moledores.
- Un flujo de alimentación fresca del molino que permita igualar la tasa de ingreso de
mineral grueso con su tasa de molienda hacia tamaños más pequeños.
- Una tasa de descarga de mineral fino, a través de la parrilla del molino, que permitaigualar la tasa que ingresa sumada con la que se genera por fracturamiento de los
tamaños superiores.
Sobre estas tres condiciones el operador puede actuar muy levemente utilizando los
alimentadores que le proporcionen una granulometría adecuada, subiendo o bajando eltonelaje de acuerdo con la dureza del mineral, y aumentando o disminuyendo el caudal
de agua en la alimentación. Cada vez que cambia la granulometría o dureza del mineral y
la viscosidad de la pulpa, el molino varía su nivel de llenado afectando su productividad
y el operador debe actuar para compensar la perturbación.
FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACIÓN DE UN MOLINO SAG
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FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACIÓN DE UN MOLINO SAG
a) Flujo de alimentación fresca: Mientras mayor sea el flujo de alimentación, mayor será
el volumen de la carga con que trabaja el molino. En la práctica el nivel de la carga se
controla ajustando el flujo de alimentación. Además de la relación mencionada, el
volumen de la carga tiene un efecto directo en la potencia, de tal manera que el flujo de
alimentación y la potencia quedan relacionados. A medida que el flujo de alimentación
crece, la potencia consumida se incrementa hasta llegar a un valor máximo.
Zonaestable
Zona
inestable
Flujo de alimentación
PotenciaUn flujo de alimentación aún mayor provocaráuna sobrecarga y la potencia comenzará a caer
rápidamente. En esta condición de sobrecarga,
la intensidad de la acción de molienda se
reduce y la capacidad de tratamiento del
molino disminuye. Frente a esta situación el
operador parará la alimentación de sólidos al
molino y permitirá que se vacíe (“grind out”).
Luego reanudará la alimentación a una tasa
más baja que permita una operación estable
nuevamente.
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b) Distribución granulométrica en la alimentación: Para un volumen de carga
constante, una mayor capacidad de tratamiento se logra cuando el mineral de
alimentación es más grueso. Lo anterior se debe a que la capacidad rnoledora delmolino, está determinada por los medios de molienda, los cuales se forman a partir de
las rocas de mayor tamaño en la alimentación. Si la cantidad de gruesos es
insuficiente, la intensidad de la molienda en el molino será reducida y la capacidad del
molino decrecerá.
c) Dureza del mineral : La dureza del mineral que se alimenta al molino, es algo sobrelo cual el operador no tiene control. Mientras mas duro es el mineral, mayor será el
tiempo que toma su reducción de tamaño, por esto, para un flujo de alimentación
constante, el volumen de la carga aumentará junto con la dureza del mineral. Si el
molino está operado con un tonelaje inferior a su capacidad máxima, al aumentar el
volumen de su carga consumirá más potencia y el cambio en la dureza se compensarácon un aumento del consumo de energía por tonelada de mineral fresco, sin embargo
si el molino está siendo operado a su máxima capacidad, un aumento de la dureza,
producirá un sobrellenado que sólo podrá ser compensado con una disminución del
tonelaje tratado.
d) Densidad y viscosidad de la pulpa: La Viscosidad y la densidad de la pulpa, están muy
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) y p p y p p , y
ligadas, desafortunadamente la densidad de la pulpa dentro del molino no puede ser
medida directamente, de modo que lo que se mide y controla es la densidad de la pulpa
en la descarga del molino. En términos de las tasas de descarga lo que ocurre es que,
aumentando la densidad, se incrementa la viscosidad y se reducen las tasas dedescarga, provocando un aumento del volumen de pulpa y de la potencia además de una
disminución de la capacidad de tratamiento de mineral. El aumento de la potencia se
debe a un leve crecimiento de la masa en el molino y del ángulo de apoyo de la carga.
Una pulpa más densa y viscosa favorecerá un ángulo de apoyo mayor que, significa
mayor demanda de potencia.
e) Carga de bolas : Un factor que influye mucho, en la operación de un molino
semiautógeno, es el volumen de la carga de bolas. Este volumen se expresa como una
fracción del volumen total del molino y puede variar entre 4 y 14 %, siendo el valor más
usado un 8 %. Existen dos casos generales en los cuales es deseable agregar bolas en
un molino autógeno.
1) Cuando se tiene una excesiva acumulación de mineral fino e intermedio, debido a
una falta de colpas grandes en la alimentación al molino, que permita formar una
carga apta para moler esos tamaños.
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2. Cuando existe una acumulación de rocas grandes, debido a la incapacidad de la
carga para romper esos tamaños.
La determinación de la carga de bolas óptima es finalmente un problema de carácter
económico pues una de las principales ventajas de costos para los sistemas
autógenos es el bajo consumo de acero.
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SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DE UN MOLINO SAG
El accionamiento del molino SAG consiste en un motor de anillosincrónico envuelto alrededor del casco del molino SAG, una fuente de poder
para el motor, un sistema de enfriamiento y un sistema de control complejo. El
motor de anillo está construido en segmentos; los segmentos del rotor están
empernados a la brida del molino y el estator es independiente. El estator estáconstruido en cuatro segmentos, y cada segmento tiene su propio sistema de
enfriamiento integral. El aire es arrastrado a través de los filtros, enfriado por
el agua que pasa a través del intercambiador de calor y soplado a través del
motor.
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REVESTIMIENTOS DE MOLINO
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REVESTIMIENTOS DE MOLINO
El molino está forrado con revestimientos de aceroal cromo-molibdeno resistentes al desgaste paraproteger el casco. Los revestimientos están fijados
con elevadores que ayudan a levantar la cargadurante la rotación del molino. La carga se levantahasta casi dos tercios de la extensión del arco derotación del casco antes de caer hasta el pie de lacarga.
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En el cilindro van 2 corazasaltas por línea, intercaladas condos corazas bajas. Juegan unrol fundamental, para producir ellevante del material con las bolas, paraproducir el efecto de cascada en la
molienda interna.
CORAZA CILINDRO ALTA
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CORAZA CILINDRO BAJA
La coraza baja no
produce efecto demolienda, solo sirvepara proteger elcasco del cilindro
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CORAZA EXTERIOR TAPA ALIMENTACION
Esta pieza se ubicaEn el exterior de latapa de alimentación
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PARRILLA DE DESCARGA
Las parrillas dedescarga, evacuanpor los slot queposeen el materialdesde el interior delmolino, traspasándolo
a los cajones dedescarga
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CORAZA INTERIOR TAPA DESCARGA
Esta coraza seubica hacia elInterior de laparrilla de des-carga
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PERNOS FIJACION CORAZAS
Los pernos defijación de corazastienen la cabezaovalada, para quecuando se montenen el alojamientode las corazas, seevite el giro al serapretados con lasllaves neumáticas
MOLIENDA AUTOGENA VERSUS CONVENCIONAL
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La molienda autógena o circuito autógeno viene a reemplazar a los circuitos
convencionales consistentes normalmente en:
Chancador primario, almacenamiento, chancado secundario, almacenamiento,
chancado terciario, molino de barras y molino de bolas, todo esto unido a los
sistemas de movimientos de materiales y clasificación. Frente a este tipo de circuito,
la molienda autógena presenta las siguientes ventajas:
Menor costo de capital, por un menor número de etapas en el proceso ya queelimina el chancado secundario, terciario y equipo auxiliar. Algunos operadores creen
que incluso el chancado primario es innecesario.
Menor costo de operación, principalmente debido al menor consumo de acero.
(particularmente en molinos autógenos).
Mayor capacidad por superficie ocupada.
Mejor comportamiento operacional frente a minerales barrosos.
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Cambio de sistema de transporte independiza la operación de los fenómenos
climáticos.
Mayor rentabilidad de la operación,
Distribución de los equipos más simples.
Gran flexibilidad, lo que hace más fácil la operación y control.
Menor requerimiento de mano de obra.
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Molienda Convencional Molienda SAG
Incluye chancado secundario y terciariomás molienda en barras
Sólo chancado primario más chancado de pebblessin molienda en barras
Nivel volumétrico de los medios de
Molienda es del orden de 35 a 45% delvolumen disponible en el interior de unmolino de bolas.
Menor cantidad de medios de molienda de 4 a
14% con respecto al volumen interno del molino.
Tamaño de bola máximo es 3” Tamaño de bola máximo 5-6”
Capacidad de tratamiento menor
Mayor Capacidad de tratamiento por causa debajas leyes
Se alimenta de la descarga de un molinobarras o a un SAG, por lo cual no requiereun acopio de gruesos
Requiere una cantidad de material grueso con lasuficiente calidad y competencia de una bola paraimpactar y reducir el material menos grueso
Mayor número de operadores por circuito
Casi el 50% menos de personal operador
Menor consumo de energía por circuito
Un 64% más de consumo de energía
Menor consumo de revestimientos Considerablemente más caro
Mayor costo de operación Costo de operación de un circuito semiautógenoes el 90% del convencional
EQUIPOS QUE COMPONEN EL CIRCUITO MOLIENDA – CLASIFICACIÓN
É
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Línea 1 Línea 2 Línea 3
Molino SAG 1
28 pies de diámetro, 14 pies delargo(1) Motor de 5500 HP y 200 RPM12,6 RPM carcaza
Molino SAG 2
28 pies de diámetro, 14 pies delargo(1) Motor de 5500 HP y 200 RPM12,6 RPM carcaza
Molino SAG 3
36 pies de diámetro, 19 pies delargo(2) Motor de 9000 HP y 176,5 RPM10,11 RPM carcaza
Molinos de bolas 1 y 2 18 pies de diámetro, 24,5 pies delargo
(1) Motor de 5500 HP y 200 RPM16,12 RPM carcaza
Molinos de bolas 3 y 4 18 pies de diámetro, 24,5 pies delargo
(1) Motor de 5500 HP y 200 RPM16,12 RPM carcaza
Molinos de bolas 5 y 6 20 pies de diámetro, 35 pies delargo
(1) Motor de 9000 HP y 176,5 RPM13,67 RPM carcaza
Molinos d e bolas 7 26,4 pies de diámetro, 36 pies delargo(2) Motor de 9000 HP y 176,5 RPM15 RPM carcaza
Baterías de h idr oc icl on es B-1 : 12 Hidrociclones Krebs D-26B-2 : 11 Hidrociclones Krebs D-26B-3 : 11 Hidrociclones Krebs D-26
Baterías de h id ro cic lon es B-4 : 11 Hidrociclones Krebs D-26B-5 : 11 Hidrociclones Krebs D-26B-6 : 12 Hidrociclones Krebs D-26
Baterías de h idr oc icl on es B-7 a B-12 : 12 Hidrociclones
Krebs D-33
Bombas (4) Warman 20”x 18”
Bombas (4) Warman 20”x 18”
Bombas (2) Warman 20”x 18” (6) GIW 26 x 28”
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
CLASIFICACIÓN
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CLASIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
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La clasificación es un método de separación de mezclas de minerales en dos o más
productos teniendo como base la velocidad con que caen los granos a través de un
medio fluido. En el procesamiento de minerales, generalmente este medio es el agua y la
clasificación en húmedo normalmente se aplica a partículas minerales que se consideran
demasiado finas para ser separadas eficientemente por harneado.
TIPOS DE CLASIFICADORES
Se ha diseñado y construido muchos tipos diferentes de clasificadores. Sin embargo,
todos se pueden agrupar en dos grandes grupos, dependiendo de la dirección del flujo
de la corriente portadora de las partículas. Los clasificadores de corriente horizontal,
tales como los clasificadores mecánicos, son principalmente del tipo de asentamiento
libre y acentúan la función del tamaño en la clasificación ; los clasificadores
hidráulicos o de corriente vertical son normalmente del tipo de asentamiento obstruido
y aumentan así el efecto de la densidad sobre la separación.
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El mayor uso de los clasificadores hidráulicos en la industria de los minerales es para
clasificar la alimentación de ciertos procesos de concentración por gravedad. Talesclasificadores son del tipo de asentamiento obstruido difieren de los de libre
asentamiento en que la columna de separación se estrecha en el fondo para producir
una cámara de vaivén.
EL HIDROCICLON
Los Hidrociclones son equipos de clasificación continua que utilizan la fuerza
centrífuga para acelerar la velocidad de asentamiento de las partículas.
Un Hidrociclón típico consiste de un recipiente de forma cónica, abierto en su
descarga, que está unido a una sección cilíndrica, la que tiene una entrada de
alimentación tangencial.
Características del movimiento en el interior del Hidrociclón
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La pulpa entra por una tubería de alimentación en la sección cilíndrica y corre hacia
abajo en espiral, forzada por la nueva carga que va entrando detrás. A medida que la
pulpa va ingresando, su movimiento en espiral crea fuerzas centrífugas que hacen que
las partículas sólidas se muevan a la pared externa. Esto desplaza al líquido que es
forzado hacia el centro del ciclón y lleva con él las partículas sólidas más finas. La
pulpa continúa descendiendo hacia el ápex (el punto de descarga en el fondo) del
ciclón, donde el estrechamiento del cono restringe el flujo.
Las partículas más gruesas y pesadas que están en suspensión en la parte exterior del
ciclón continúan acelerándose y salen a través de la parte más estrecha de la sección
cónica ( apex).
La mayor parte del líquido y de las partículas finas son forzados ahora hacia el interior
y hacia arriba. Esta fracción de la pulpa sale en forma de un vórtice por la salida del
rebose (overflow).
Un tubo buscador de vórtice (un tubo que se introduce en la sección cilíndrica del
ciclón) sirve para proteger el vórtice de ser perturbado por la nueva alimentación y
para conducir la corriente ya clasificada fuera del ciclón. El material que sale por la
parte superior del ciclón es el rebose (overf low ) y el material grueso que sale por el
ápex es la descarga (underf low ).
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Figura : Ciclón
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Debe haber siempre una columna central de aire para mantener el vórtice. Si el ciclón se
llenara de pulpa, la acción de movimiento en espiral cesaría y el ciclón ya no clasificaría
apropiadamente. El aire se pierde por el rebose, pero la columna de aire escontinuamente reemplazada por aire introducido hacia arriba del ciclón por el ápex.
El ciclón exige altas velocidades de pulpa para generar las fuerzas interiores necesarias
para el funcionamiento apropiado. Las velocidades altas producen resistencia alta para
fluir y requieren que la alimentación sea presurizada. La densidad de la pulpa dealimentación, la presión de carga y los diámetros de salida del ápex y del tubo buscador
de vórtice determinan la eficiencia con que el mineral grueso y el fino son separados.
Estos factores también determinan el tamaño por debajo del cual las partículas tienden a
salir por el rebose. Esto se llama la tasa de corte . A medida que los sólidos sonrechazados por el ápex, la fuerza centrífuga que actúa sobre ellos tiende a hacerles
pasar al exterior, para que los sólidos que descienden salgan como l lamarada por el
ápex. (ver Figura).
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Figura : Angu lo de Descarga de un Ciclón
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A medida que la tasa de alimentación, presión y/o densidad de la pulpa que entra en el
ciclón disminuye, las fuerzas descendentes en la pulpa disminuyen comparadas con las
fuerzas centrífugas dentro del ciclón y el ángulo de dispersión aumenta. Esto se conoce
como roc iado y origina un rebose (overflow) del ciclón más fino. A medida que la tasa de
alimentación y la presión aumentan, el ángulo de dispersión disminuye.
Un ángulo de dispersión bajo indica una eficacia del ciclón baja, porque las fuerzas deseparación (centrífuga) son relativamente bajas. El caso extremo ocurre cuando el ciclón
se carga excesivamente y la pulpa desciende verticalmente por el ápex del ciclón (en
forma de cordón ). El cordón indica que el vórtice ya no existe; la columna central de aire
no está presente. En este caso, el ciclón ya no está clasificando la carga correctamente.
Cuando el ciclón está operando según diseño, el ángulo de descarga aproximadamente
es similar al ángulo de la punta del ciclón.
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Los ciclones se colocan en baterías para ahorrar espacio y asegurar una
distribución igual de alimentación a cada ciclón. La Figura es una vista
parcial en corte de una batería de ciclones. La pulpa proveniente de las
bombas de alimentación de ciclones entra en el fondo de un distribuidor
cilíndrico de alimentación, alrededor del cual las tuberías de alimentación
de ciclones se colocan simétricamente. Las válvulas de alimentación que
conducen a cada ciclón pueden abrirse o pueden cerrarse
independientemente. El underflow de cada ciclón descarga en una
canaleta circular instalada alrededor de la tubería de alimentación. Otracanaleta circular recoge todos los reboses (overflows).
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ALIMENTACIÓN
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OVER
ALIMENTACIÓN
FINOS
GRUESOS
OVER
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