1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y
METALURGICA
METODOLOGIA DEL ESTUDIO
ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA
DE MINERALES
DOCENTE:
ING. JAVES ARAMBURÚ, MANUELA
AUTORES:
-HUALAN YUPANQUI, JHON
-NUÑEZ-MELGAR, PABLO
-ROJAS IRURI, DARIO
Lima, Junio 2013
2. ii
RESUMEN
La presente investigación tiene como objetivo fundamental el brindar
información ordenada, detallada y comprensible sobre la última etapa del
proceso de conminución, la molienda, para analizar el proceso de
molienda en la industria metalurgia peruana. La manera en la que se
analizo fue contrastando la molienda realizada de barras con el molino de
bolas, dar a conocer el máximo rendimiento de la energía utilizada en este
proceso, averiguar las variables que afectan la molienda, definir molienda
autógena y molienda semiautógena. Para la metodología se utilizó la
entrevista estructurada como técnica de investigación; se entrevistó a la
Ing. Lily Ponce Gago, egresada de la Universidad Nacional de Ingeniería
y jefe de práctica de la escuela de metalurgia, que con sus respuestas se
pudo confirmar la veracidad de la información recolectada de los
siguientes libros:
- Tecnología de procesamiento de minerales de autor Wills.
- Circuitos de trituración y molienda de minerales de autor Lynch.
- Ingeniería Metalúrgica “Operaciones unitarias en procesamiento
de minerales” de autor Quiroz.
3. iii
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION………………………………………………………….........1
METODOLOGIA…………………………………………………………..........3
CAPITULO l:
GENERALIDADES………………………………………………….…….........4
CAPITULO ll:
ETAPAS………………………………………………………………….…........6
CAPITULO lll:
ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA MOLIENDA……………….…......….7
CAPITULO lV:
TIPOS DE MOLINOS DE MOLIENDA…………………………….………...11
CAPITULO V:
MOMENTO ACTUAL DE LA MOLIENDA SAG. Y AG……………….….…18
CAPITULO Vl:
EL FUTURO…………………………………………………………….….......19
CAPITULO Vll:
LINEAMIENTOS GENERALES DEL COSTO DE PRODUCCION………20
CAPITULO Vll:
PARTES PRINCIPALES DE UN MOLINO………………….……………....21
CAPITULO lX:
CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS MOLINOS………….……...25
CAPITULO X:
CONSUMO DE ENERGIA EN MOLIENDA DE MINERALES…….……....26
DISCUSIONES………………………………………………………………...29
REFERENCIAS……………………………………………………………......31
ANEXO A…………………………………………………………………….….32
ANEXO B…………………………………………………………….………....33
ANEXO C……..……………………………………………………….…….….35
ANEXO D………………………………………………………………….…....37
4. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 1
INTRODUCCION
La molienda de minerales es la última etapa del proceso de
conminución de las partículas minerales; en esta etapa se reduce el
tamaño de las partículas por una combinación de mecanismos de
quebrado de impacto y abrasión, ya sea en seco o en suspensión en
agua. Esto se realiza en recipiente cilíndrico rotatorio de acero que se
conoce como molino de rodamiento de carga.(Wills, 1987, 171)
Aunque los molinos de rodamiento de carga se han desarrollado para un
mayor grado de eficiencia e integridad mecánica, gastan demasiado en
términos de energía consumida, puesto que la mena se quiebra
principalmente como resultado de impactos repetidos al azar, los cuales
quiebran tanto las partículas liberadas como las no liberadas.
“La molienda generalmente se realiza en húmedo, aunque en ciertas
aplicaciones se usa la molienda en seco” (Wills, 1987,173).
Frecuentemente se prefieren en lugar de las máquinas de molienda fina
cuando la mena es “arcillosa” o húmeda; tienden así a ahogar las
trituradoras. 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.
(Wills, 1987, 185)
5. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 2
La mayor parte de la energía cinética del rodamiento de la carga hacia
abajo se dispersa como calor, ruido y otras perdidas, solamente se
consume una pequeña fracción en el quebrado real de las partículas. La
molienda consume aproximadamente el 70% de la energía utilizada en
todo el proceso, es decir es la etapa que consume mayor energía.
“Las etapas finales de la disminución del tamaño se efectúan en los
molinos de rodamiento de carga usando bolas de acero como medio de
molienda” (Wills, 1987, 191).
OBJETIVO GENERAL:
Analizar cómo se realiza el proceso de molienda en la industria
metalúrgica peruana.
OBETIVOS ESPECIFICOS:
Contrastar la molienda realizada por el molino de barras con el
molino de bolas.
Definir molienda autógena y molienda semiautógena.
Dar a conocer el máximo rendimiento de la energía utilizada en
este proceso.
6. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 3
METODOLOGÍA
La Entrevista
Tipo de Entrevista:
Entrevista Estructurada
Datos del Entrevistado:
Ing. Ponce Gago, Lily
o Ingeniera metalúrgica egresada de la UNI.
o Docente y jefa de práctica de la FIGMM.
Lugar Entrevista:
Oficina de la Ing. ubicada en la Escuela de metalurgia.
Fecha/Hora de Entrevista:
Viernes 26 de Abril del 2013 / 1:00pm
Ambiente de Entrevista:
-Desordenado (los papeles estaban fuera de su lugar).
-Cálido (la temperatura no era sofocante ni fría).
-Amigable (la atención fue cordial y directa).
-Sencillo (el lugar fue lo suficientemente acogedor).
7. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 4
RESULTADOS
1. Capítulo I
GENERALIDADES
La etapa de molienda de minerales, corresponde a la segunda fase
en una planta concentradora, anterior a esta es la etapa de
chancado y las siguientes son la etapas de flotación, fundición,
conversión, refinación y fundición y electro refinación. (Ver figura
N°1).
Figura N°1. Etapas en una planta concentradora.
8. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 5
La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen
promedio de las partículas de una muestra sólida. La reducción se
lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios
mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción
más empleados en las máquinas de molienda son compresión,
impacto, frotamiento de cizalla y cortado.
En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son reducidas
en tamaño a 10 - 300 micrones, aproximadamente, dependiendo
del tipo de operación que se realice.
El propósito de la operación de molienda es ejercer un control
estrecho en el tamaño del producto y, por esta razón
frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de
una buena recuperación de la especie útil.
Por supuesto, una submolienda de la mena resultará en un
producto que es demasiado grueso, con un grado de liberación
demasiado bajo para separación económica obteniéndose una
recuperación y una razón de enriquecimiento bajo en la etapa de
concentración.
Figura N° 2. Planta concentradora Cerro Verde. (Tia Maria)
9. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 6
2. Capítulo II
ETAPAS
2.0 La primera etapa consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño.
Para ello se utilizan los trituradores o molinos primarios. Los más
utilizados son: el de martillos (ver figura N°3), muy común en la
industria cementera, y el de mandíbulas.
Los trituradores de quijadas o molinos de mandíbulas se dividen en
tres grupos principales: Blake, Dodgey excéntricos. La alimentación
se recibe entre las mandíbulas que forman una "V". Una de las
mandíbulas es fija, y la otra tiene un movimiento alternativo en un
plano horizontal. Está seccionado por una excéntrica, de modo que
aplica un gran esfuerzo de compresión sobre los trozos atrapados
en las mandíbulas.
2.1 La segunda etapa sirve para reducir el tamaño con más control,
manejándose tamaños intermedios y finos. Para esta etapa el
molino más empleado en la industria es el molino de bolas.
El molino de bolas o de guijarros lleva a cabo la mayor parte de la
reducción por impacto. Cuando éste gira sobre su propio eje,
provoca que las bolas caigan en cascada desde la altura máxima
del molino. Esta acción causa un golpeteo sobre el material a
moler; además de un buen mezclado del material. De esta manera
la molienda es uniforme.
Figura N° 3. Molino de martillo.
10. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 7
3. Capítulo III
ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA MOLIENDA
Existe una serie de elementos que influyen en la molienda de los
materiales los cuales son:
Velocidad critica
Relaciones entre los elementos variables de los molinos
Tamaño máximo de los elementos moledores
Volumen de Carga
Potencia
Tipos de Molienda: húmeda y seca
3.0 Velocidad Crítica
La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledores es
aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los
moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante.
Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan “pegados” a
las paredes internas del molino y no ejercen la fuerza de
rozamiento necesaria sobre el material para producir la molienda,
ni la de percusión.
Ej. Del cálculo con elementos esféricos.
𝐹𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎 =
𝑚. 𝑣2
𝑅
G.senα (componente centrípeta del peso G)
Igualando queda:
𝑚.𝑣2
𝑅
= 𝐺. 𝑠𝑒𝑛 ∝
Si α90º entonces senα1, reemplazando:
𝐺 =
𝑚.𝑣2
𝑅
Si G=mg y v=D.n.π, reemplazando:
𝑚. 𝑔 = 𝑚. 𝐷2
𝑛2
𝜋2
/𝑅
11. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 8
𝑔 = 2. 𝐷2
𝑛2
𝜋2
/𝐷
𝑔 = 2. 𝐷2
𝑛2
𝜋2
𝑛2
= 𝑔/2. 𝐷. 𝜋2
𝑛 = √(
9.8
2𝜋2
) .
1
𝐷
𝑛(𝑟𝑝𝑠) =
76.63
√𝐷(𝑚)
𝑛 𝑐(𝑟𝑝𝑚) = 42,3/√𝐷(𝑚)𝑛 𝑐(𝑟𝑝𝑚) = 76,63/√𝐷(𝑓𝑡)
“La velocidad critica es función inversa de la raíz cuadrada del
diámetro del molino”.
3.1 Relaciones entre los Elementos Variables
El diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los
elementos moledores son los elementos variables. Las relaciones
entre ellos son:
A mayor diámetro de bolas, mayor posibilidad de rotura de
partículas grandes (percusión).
A menor diámetro de bolas, mayor molienda de partículas
pequeñas y capacidad (por una mayor superficie de los
elementos moledores, fricción)
A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material
duro (percusión).
Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor
velocidad, menor el diámetro necesario de bolas.
12. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 9
3.2 Tamaño Máximo de Elementos Moledores
En los molinos de barras y bolas, los elementos moledores no
tienen todos los mismos tamaños, sino que a partir de un diámetro
máximo se hace una distribución de los mismos en tamaños
inferiores.
Para determinar el diámetro máximo se aplica la siguiente formula:
𝑀 = √
𝐹(𝜇). 𝑊𝑖
𝐾. 𝐶𝑠
√
𝑆(
𝑡𝑜𝑛
𝑚3
)
√𝐷(𝑓𝑡)
M: Diámetro máximo
F: tamaño de alimentación del 80% de la carga
Wi: WorkIndex, es una constante adimensional función de la
naturaleza del material molido
K: constante adimensional que vale: bolas200 y barras300
Cs: porcentaje de la velocidad critica
S: peso específico del material a moles
D: diámetro interno del molino
3.3 Volumen de Carga
Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos, el
volumen ocupado por los elementos moledores y el material a
moler referido al total del cilindro del molino, es lo que se denomina
Volumen de Carga.
𝑉(%) =
(𝑉 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑟+𝑉 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠)
𝑉𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜
𝑥100
Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a
moler ocupa entre un 30% a un 40%.
13. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 10
3.4 Potencia
La máxima es desarrollada cuando el volumen de carga es del 50%
aproximadamente.
Generalmente se trabaja entre un 30% y un 40%, ya que como la
curva es bastante plana, el % de potencia entregado es similar al
de 50%.
3.5 Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca
La molienda se puede hacer de materiales secos o a suspensiones
de sólidos en líquido (agua), el cual sería el caso de la molienda
Húmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del
cemento Portland y que sea húmeda en la preparación de
minerales para concentración (Ver tabla N°1).
MOLIENDA HÚMEDA MOLIENDA SECA
-Requiere menos potencia por
tonelada tratada.
-Requiere más potencia por
tonelada tratada.
-No requiere de equipos
adicionales para el tratamiento
de polvos.
-Si requiere equipos
adicionales para el
tratamiento de polvos.
-Consume más revestimiento
(por corrosión).
-Consume menos
revestimiento.
Tabla N°1. Diferencias entre molienda húmeda y seca.
14. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 11
4. Capítulo IV
TIPOS DE MOLINOS DE MOLIENDA
Existen alrededor de 5 tipos de molinos en la molienda de
minerales, pero para esta investigación nos vamos a centrar en 2
tipos de molinos que son el molino de barras y el molino de bolas.
4.0 Molino de barras:
Se consideran como trituradoras finas o máquinas de molienda
gruesa. Frecuentemente se prefieren en lugar de las máquinas de
molienda fina cuando la mena es “arcillosa” o húmeda; tienden así
a ahogar las trituradoras. La característica distintiva de un molino
de barras es que la longitud de la coraza cilíndrica esta entre 1.5 a
2.5 veces su diámetro (Ver figura N°4).
Figura N° 4. Molino de barras.
15. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 12
Actualmente se usan molinos de barras de hasta 457m de diámetro
por 64m de longitud (Ver figura N°5) que consumen
aproximadamente 1640 kW.
Mientras más pequeñas las barras, tanto más grande es el área de
la superficie total y por consiguiente será mayor la eficiencia de la
molienda.
Figura N° 5. Las barras del molino.
16. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 13
4.1 Molino de bolas:
Las etapas finales de la disminución del tamaño se efectúan en los
molinos de rodamiento de carga usando bolas de acero como
medio de molienda ya que las bolas tienen mayor área superficial
por unidad de peso que las barras.
Los molinos de bolas en los que la relación de longitud y diámetro
están entre 3 y 5, se conocen como molinos tubulares (Ver figura
N°5). Frecuentemente este está dividido en varios compartimientos,
teniendo cada uno diferente composición de carga ; las cargas
pueden ser bolas, barras de acero o guijarros que con frecuencia
se usan para molienda en seco.
Los molinos de bolas también se clasifican por la naturaleza de la
descarga; pueden ser molinos de muñón de derrame simple,
operados en circuito abierto o cerrado, o molinos de parrilla de
descarga. Los molinos con parrilla de descarga generalmente
toman una alimentación más gruesa que los molinos de derrame
pero no se requiere moler tan finamente.
Los molinos de bolas se caracterizan por su potencia, son
impulsados por un motor de 4000 kW. La molienda se efectúa en
los puntos de contacto de las bolas y las partículas de mena,
pudiendo alcanzar cualquier grado de finura, el choque entre estas
es totalmente al azar por lo tanto el producto presenta una gran
variedad en el tamaño de las partículas.
Los factores que influyen en un molino de bolas es la pulpa de la
alimentación, área superficial del medio de molienda.
La molienda primaria generalmente requiere de bolas de 5 a 10cm
de diámetro y la molienda secundaria de 5 a 2 cm de diámetro.
La velocidad de un molino de bolas es mayor que la del molino de
barras ya que se necesita que las bolas grandes caigan sobre las
partículas de mena pero mayor velocidad necesita de mayor
energía. Generalmente el molino de bolas va cerca de un 80% de
su velocidad crítica (Ver figura N°6).
17. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 14
Figura N° 5. Molinos tubulares.
Figura N° 6. Punto de velocidad critica.
18. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 15
4.2 Molinos Semiautógenos y Autógenos:
A principios de los años 80 se desarrolla la molienda semiautógena
(SAG) y la autógena (AG), buscando principalmente reducir los
costos operativos al reducirse o eliminarse el consumo de los
elementos de molienda, e igualmente la potencia absorbida por los
molinos. La trituración queda reducida a una sola etapa, en general
con un triturador primario de cono con admisión de hasta 1500
milímetros, entregando un material menor a los 200 milímetros.
Inicialmente, la molienda SAG presento problemas mecánicos y
operativos (principalmente la estabilidad de operación y la rotura de
blindajes). La solución de estos problemas permitió el aumento del
tamaño de los equipos, llegándose actualmente a los 12 metros de
diámetro.
El desarrollo de la molienda AG no ha sido tan impetuoso, debido a
que los molinos requieren características especiales de los
minerales a moler.
Los molinos pueden lograr reducciones de tamaño de los 25
centímetros a los 75 micrones en una etapa, siendo el costo de
capital menor al de los otros tipos de molinos.
Los mismos manejan con gran facilidad materiales húmedos y
pegajosos.
Mientras los molinos SAG pueden operar con cualquier tipo de
mineral al contar con cierta carga de bolas y trabajan en circuito
con un molino secundario de bolas, la molienda AG total opera con
dos molinos autógenos, uno primario de terrones, y uno secundario
de guijarros, y está condicionada por la molturabilidad del mineral.
Los molinos SAG utilizan una combinación de mineral y una
pequeña cantidad de bolas de acero (entre el 4 y el 15 % del
volumen del molino). Los mejores rendimientos se encuentran
cuando el porcentaje varía entre el 6 y el 10 %.
La relación diámetro/longitud varia de 1 a 3 hasta 3 a 1.
El mecanismo de reducción de tamaño es principalmente por
abrasión e impacto, ocurriendo principalmente alrededor de los
límites del grano/cristal.
19. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 16
Los molinos AG producen partículas de mayor calidad, dado que no
están contaminadas con el acero de las bolas. Estas flotan mejor
(más rápido y de mejor selección).Estos molinos son más
sensitivos a la dureza y tamaño que los otros molinos, siendo por
esto el consumo de energía más variable (Ver figura N° 7).
Los molinos AG trabajan mejor con materiales gruesos, que ayudan
a la rotura del material. En cambio, los molinos SAG trabajan mejor
con materiales finos, dado que la rotura la producen principalmente
las bolas.
Los molinos SAG y AG no son buenos para la reducción a tamaños
finos y ultrafinos. Ambos tipos de molienda producen una fracción
critica, que debe ser triturada en un molino de cono para evitar la
sobrecarga del molino primario que de otro modo provocaría la
recirculación de este tamaño crítico.
Figura N°7. Molino Autógeno.
20. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 17
Este tamaño crítico es mucho más crítico en la molienda AG por lo
que la etapa de trituración es prácticamente imprescindible. En la
molienda SAG, a menudo estos tamaños críticos pueden ser
tolerados por el molino secundario.
En cualquier caso la descarga de los molinos debe ser clasificada
en dos o tres fracciones, mediante cribas vibrantes. La selección de
la criba no es sencilla debido a la combinación de tamaño
relativamente fino que deben separar (entre 3 y 12 milímetros) y los
tonelajes importantes que manejan. Además, la superficie de
cribado debe ser lo más resistente posible a la abrasión
(usualmente se utilizan elastómeros).
La fracción fina obtenida de la criba, junto con la descarga del
molino de bolas secundario en el caso de una molienda SAG o del
molino de guijarros en el caso de la molienda AG debe ser
clasificada para cerrar el circuito. La misma se realiza con
hidrociclones de gran diámetro (entre 500 y 625 milímetros),
generalmente en baterías. Los materiales a emplearen la
construcción deben soportar la abrasión, cortes e impactos de las
partículas. La tendencia es aumentar el diámetro de los
hidrociclones a fin de reducir el número de unidades en operación
(Ver figura N°8).
Figura N° 8. Molienda Semiautógena.
21. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 18
5. Capítulo V
MOMENTO ACTUAL DE LA MOLIENDA SAG. Y AG.
Los proyectos mineros realizados en la última década, están en su
mayoría basados en molienda autógena o semiautógena, siendo
esta última la de mayores capacidades unitarias de tratamiento ha
alcanzado. Los molinos SAG de 12 metros de diámetro y más de
20 MW de potencia, permiten alcanzar capacidades del orden de
las 2000 toneladas/hora.
Estos molinos gigantes presentan grandes problemas de diseño,
tanto en lo que respecta a su estructura mecánica como en el
modo de aplicar la potencia requerida para su accionamiento.
Actualmente, el motor eléctrico está construido sobre la propia
virola del molino, actuando este como rotor, eliminando de este
modo los costosos y complicados sistemas de accionamiento
tradicional (reductor, embrague y piñón-corona).
Una última tendencia es reemplazar los cojinetes tradicionales en
los cuellos de entrada y salida del molino por apoyos directos
flotantes sobre la virola de modo similar de modo similar a la
solución adoptada para el motor eléctrico.
22. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 19
6. Capítulo VI
EL FUTURO
El aumento de capacidad en las plantas de tratamiento va en la
dirección de reducir los costos operativos, como única alternativa
de supervivencia frente a los cada vez más bajos precios de los
metales básicos.
Actualmente, los costos promedios de los mayores productores
mundiales con procesos convencionales de molienda-flotación
tienen costos de producción del orden de 0,55/0,70 USD por libra.
Los productores de cobre vía hidrometalurgia presentan en cambio
costos de producción de 0,30/0,50 USD por libra, siendo esta
producción inferior a la cuarta parte de la producción en plantas
convencionales. Estando este proceso, junto con biometalurgia,
están en etapa de desarrollo.
23. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 20
7. Capítulo VII
LINEAMIENTOS GENERALES DEL COSTO DE
PRODUCCION
En el caso de los molinos de Barras y Bolas, por ser máquinas
sencillas y de gran duración, pesa más el consumo de energía para
la molienda y el de revestimientos y elementos moledores, que la
amortización de la máquina. Hay fórmulas empíricas para
determinar el consumo de energía que, en el caso del molino de
Bolas, tienen en cuenta el tonelaje de la carga del molino (bolas +
material a moler) y el diámetro del mismo.
Por otra parte, numerosos estudios sobre el comportamiento de los
molinos en trabajos de minería y la industria del cemento, han
permitido determinar los desgastes de los revestimientos y los
elementos moledores. Así, para el molino de Barras, los desgastes
de revestimientos oscilan entre 20 y 200 gr. /tn tratada y para los de
Bolas, entre 100 y 1000gr./tn tratada.
En lo que hace a la diferencia entre el uso para minería y para
cemento para el molino de bolas:
Minería: 100gr. /tn tratada
Desgaste de revestimientos
Cemento: 30 gr. /tn tratada
Minería: 300 a 500 gr. /tn tratada
Desgaste de bolas
Cemento: 170 a 350 gr. /tn tratada
En el caso de los molinos de Rodillos, será necesario considerar
convenientemente la amortización de la máquina, por tratarse de
un equipo más complejo que los anteriores. Esto hace que sólo se
apliquen para grandes producciones y utilización a pleno.
24. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 21
8. Capítulo VIII
PARTES PRINCIPALES DE UN MOLINO
Trunión de alimentación (o muñón de entrada)
Es el conducto para la entrada de carga impulsada por la cuchara
de alimentación.
Chumaceras
Se comporta como soporte del molino y la vez la base sobre la que
gira el molino.
Piñón y catalina
Son los engranajes que sirven como mecanismo de transmisión de
movimiento. El motor del molino acciona un contra-eje al que esta
adosado el piñón, este es encargado de accionar la catalina la que
proporciona movimiento al molino, dicha catalina es de acero
fundido con dientes fresados.
Cuerpo o casco del molino o Shell
El casco del molino está diseñado para soportar impactos y carga
pesada, es la parte más grande de un molino y está construido de
placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para
sacar los pernos que sostienen el revestimiento o forros. Para
conectar las cabezas de los muñones tiene grandes flanges de
acero generalmente soldados a los extremos de las placas del
casco. En el casco se abren aperturas con tapas llamadas
manholes para poder realizar la carga y descarga de las bolas,
inspección de las chaquetas y para el reemplazo de las chaquetas
y de las rejillas de los molinos. El casco de los molinos está
instalado sobre dos chumaceras o dos cojinetes macizos esféricos.
Tapas
Soportan los cascos y están unidos al trunión.
25. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 22
Forros o Chaquetas
Sirven de protección del casco del molino, resiste al impacto de las
bolas así como de la misma carga, los pernos que los sostiene son
de acero de alta resistencia a la tracción forjados para formarle una
cabeza cuadrada o hexagonal, rectangular u oval y encajan
convenientemente en las cavidades de las placas de forro.
Trunión de descarga
Es el conducto de descarga del mineral en pulpa, por esta parte se
alimenta las bolas, sobre la marcha.
Cucharón de alimentación (scoopfreeders)
Que normalmente forma parte del muñón de entrada del molino
Trommel
Desempeña un trabajo de retención de bolas especialmente de
aquellos que por excesivo trabajo han sufrido demasiado desgaste.
De igual modo sucede con el mineral o rocas muy duras que no
pueden ser molidos completamente, por tener una granulometría
considerable quedan retenidas en el trommel. De esta forma se
impiden que tanto bolas como partículas minerales muy gruesas
ingresan al clasificador o bombas.
Ventana de inspección
Está instalada en el cuerpo del molino, tiene una dimensión
suficiente como para permitir el ingreso de una persona, por ella
ingresa el personal a efectuar cualquier reparación en el interior del
molino. Sirve para cargar bolas nuevas (carga completa) así como
para descargarlas para inspeccionar las condiciones en las que se
encuentra las bolas y blindajes.
26. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 23
Rejillas de los molinos
En los molinos se instalan unas rejillas destinadas a retenerlos
cuerpos trituradores y los trozos d mineral grueso, durante el
traslado del mineral molido a los dispositivos de descarga.
Para dejar el mineral molido, el muñón el trunnion de descarga,
está separado del espacio de trabajo por parillas dispuestas
radialmente con aberturas que se ensanchan hacia la salida. El
mineral molido pasa por las parillas, es recogido por las
nervaduras, dispuestas radialmente y se vierte fuera del molino
por el muñón trunnion de descarga. Las parillas y lasa nervaduras
se reemplazan fácilmente cuando se desgastan.
Cuerpos trituradores
Los cuerpos trituradores van a ser utilizados en los molinos cuya
acción de rotación transmite a la carga de cuerpos moledores
fuerzas de tal naturaleza que estos se desgastan por abrasión,
impacto y en ciertas aplicaciones metalurgistas por corrosión
Mientras sea el cuerpo moledor, más resistente a la abrasión va a
ser para los trabajadores de abrasión tenemos una gran dureza,
pero dentro de un molino tenemos moliendo por impacto, se desea
que el producto sea lo más tenaz posible.
27. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 24
Figura N° 9. Partes principales de un molino.
28. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 25
9. Capítulo IX
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MOLINOS
A título ilustrativo, en el siguiente cuadro, se dan las características
de los molinos de Barras, Bolas de tamaños grandes.
Tipo de Molino De Barras De Bolas
Tamaño en pies(metros)
D:10(3,05)
L:14(4,3)
D:10(3,05)
L:16(4,9)
Potencia max. En HP 800 1000
Capacidad de
producción en tn/24 hs
2700 3000
Descarga Rebalse Periféricas Rebalse Diafragma
Molienda Húmeda y seca Húmeda y seca
Tabla N° 2. Características generales entre los molinos.
Una diferencia a tener en cuenta entre los molinos de Bolas y los
de Barras (dado que sus tamaños son similares, así como sus
potencias y capacidades) es la máxima velocidad que pueden
alcanzar, en el primero la máxima posible puede llegar a alcanzar
hasta un 90% dela velocidad crítica mientras que en el segundo
puede alcanzar hasta un 70% de la velocidad crítica. Otra
diferencia, que se explica más abajo, es el desgaste de los
elementos moledores por tonelada tratada.
29. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 26
10. Capítulo X
CONSUMO DE ENERGÍA EN OPERACIONES DE
CONMINUCIÓN DE MINERALES
La liberación de las especies minerales es el proceso unitario de
mayor relevancia práctica en todo circuito de procesamiento de
minerales; por cuanto demanda la principal inversión de capital,
incide fuertemente en los costos unitarios del proceso metalúrgico,
determina la capacidad máxima de tratamiento e influye en la
rentabilidad de la operación. A pesar de su reiteradamente
reconocida ineficiencia energética, los molinos de bolas, que
operan en circuito cerrado con clasificadores hidráulicos, ha sido la
alternativa tecnológica tradicionalmente seleccionada para la
molienda fina de minerales; sea en etapas únicas o múltiples,
integrados con molinos de barras o molinos SAG.
La principal ventaja para el uso de sistemas convencionales de
chancado-molienda reside en el menor consumo de energía
respecto a los procedimientos no convencionales (molienda
autógena, SAG., etc.).
Esto debido a que las operaciones de trituración presentan mayor
eficiencia en aplicación de energía en relación a su aplicación en
molienda que posee mecanismos que generan significativa pérdida
de energía por acción entre medios moledores y los forros.
Los procesos de reducción de tamaño se cuantifican en términos
de la energía consumida durante la operación misma del equipo de
conminución. Este enfoque resulta ser bastante lógico ya que tales
operaciones son los responsables en gran medida del elevado
costo, por consumo de energía, de las operaciones involucradas en
el procesamiento de minerales.
De esta manera, la información es interpretada casi exclusivamente
en términos de relaciones empíricas de energía versus reducción
de tamaño o más conocidas como las "Leyes de la Conminución".
30. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 27
Fabricantes y proveedores ofrecen al supervisor de planta los
programas informáticos que permiten simular y evaluar la
operación de conminucion.
Estos programas son de diseño propio, o han sido elaborados por
compañías especializadas de ingeniería. Algunos programas de
simulación y control han sido desarrollados por centros de
investigación adscritos a universidades o institutos
tecnológicos de educación superior. Estos programas están
basados en modelos matemáticos y algoritmos, a menudo son
utilizados total o parcialmente para el control de las operaciones de
conminucion, siendo la tendencia en el control de las plantas el uso
de modernos sistemas de control, entre los que sobresalen los de
última generación llamados Sistemas Expertos.
En cuanto a los programas de simulación y evaluación son
destacables un conjunto de planillas MS Excel desarrollado por el
Dr. Jaime Sepúlveda, llamado Moly-Cop Tools, diseñadas para
caracterizar la eficiencia operacional de un determinado circuito de
molienda, en base a metodologías y criterios de amplia aceptación
práctica.
Por ejemplo, con la ayuda de la planilla “Mill Power Ball Mills” de
Moly Cop Tools, se puede calcular la potencia requerida por un
molino de bolas, a partir de datos de la operación misma o de
ensayos en laboratorio, pudiendo luego simularse otras
condiciones variando simplemente los parámetros operacionales
en las celdas Excel. Esto permite estimar los requerimientos
energéticos y las inversiones necesarias para alcanzar
determinados resultados sin necesidad de pruebas o ensayos
costosos en planta.
31. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 28
Reconociendo el crítico rol de la potencia demandada por un
molino, es de interés entonces disponer de una adecuada
correlación con respecto a sus dimensiones y condiciones básicas
de operación, tal como:
Donde:
D = Diámetro Interior del molino, pie
L = Largo Interior del molino, pies
Nc = Velocidad de Rotación, expresada como fracción de la
Velocidad Crítica, Ncrit = 76.6/D0.5
rap = Densidad Aparente de la Carga, ton/m3 (incluyendo los
espacios intersticiales)
f = Nivel Aparente de Llenado, % (incluyendo los espacios
intersticiales)
a = Angulo de Levante del centro de gravedad de la carga con
respecto a la vertical, típicamente en el rango de 35º a 40º.
32. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 29
DISCUSIÓN
RESPUESTAS DE LA ENTREVISTA
La Molienda de minerales es la segunda etapa después de la etapa
de chancado, hasta obtener una granulometría adecuada mediante
pruebas de laboratorio, para luego proceder a la etapa de flotación.
La Molienda de minerales se desarrolla en el Perú en 3 etapas:
primaria, secundaria y terciaria. Como también en pequeña minería
y gran minería.
La etapa más importante es la etapa de Liberación, que se
desarrolla mediante la ayuda de reactivos como ejemplo: La Call.
No existe mineral dificultoso para moler sino el mineral que gasta
más energía en el proceso de molienda.
Los equipos más eficaces en el proceso de molienda son Los
Molinos de Bolas, molinos de barras y Molinos SAG
(Semiautógenos).
Las bolas o barras de acero en los molinos se clasifican según el
diámetro y su densidad.
En el Perú no se utiliza mayormente la molienda autógena sino la
Semiautógena (SAG). La molienda Semiautógena son de mayores
dimensiones que los molinos de bolas o de barras. La molienda
Semiautógena es más eficiente que la molienda Autógena.
Este tipo de molienda se utilizan en compañías mineras como
ANTAMINA, XSTRATA y en el PROYECTO LAS BAMBAS.
33. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 30
La diferencia del molino de bolas y el molino de barras es la
prioridad de utilización es decir un molino de bolas se utiliza en una
molienda primaria y secundaria; mientras que un molino de barras
se utiliza en la etapa de remolienda.
Sea el material de bolas o barras el volumen debe ser el 35% del
volumen total del molino.
Se calcula que de un 30% a 50% es el costo de energía en el
proceso de molienda.
CONSUMO DE ENERGÍA EN LA ETAPA DE MOLIENDA
Es posible concluir que la energía es más eficientemente empleada
en las etapas de trituración respecto a la subsiguiente etapa de
molienda.
La eficiencia del empleo de energía en los circuitos de chancado y su
comparación respecto a la etapa de molienda demuestra la necesidad
de reajustar condiciones operativas y/o modificar el diseño de
instalación, en las que la utilización efectiva de energía resulte inferior
respecto a la correspondiente etapa de molienda.
Un rubro significativo en los costos de reducción de conminucion es el
correspondiente al consumo de acero en medios de molienda y
blindajes como consecuencia directa de la energía aplicada en la
molienda, y que es a su vez directa consecuencia de la calidad
granulometrica del mineral que entrega la etapa de chancado.
34. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 31
REFERENCIAS
REFERENCIA FISICA
Wills B. (1°Ed.).(1987). Tecnología de procesamiento de minerales.
México: Limusa Noriega.
Lynch A.(1980). Circuitos de trituración y molienda de minerales.
Madrid: Rocas y Minerales.
Quiroz J. (1986). Ingeniería Metalúrgica: “Operaciones unitarias en
procesamiento de minerales”. Lima: Medina.
REFERENCIA VIRTUAL
Recuperado de:
http://www.infoindustriaperu.com/articulos_pdf/mineria/metalurgia/004.pdf
www.youtube.com/watch?v=B-tDzY746XA
http://www.manfredinieschianchi.com/405-3ES-micronizacion-carbonato-de-
calcio.htm
http://www.xstratacopper.com/ES/Operaciones/Paginas/LasBambas.asp
http://es.slideshare.net/reporteminero/minera-alumbrera-informe-
sostenibilidad-2011
http://es.slideshare.net/ivandamian/procesamiento-actual-de-minerales-en-el-
peru
http://procesaminerales.blogspot.com/2012/09/molienda-etapas-y-tipos.html
35. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 32
ANEXOS
ANEXO A:
BALOTARIO DE PREGUNTAS UTILIZADAS EN LA
ENTREVISTA
Pregunta General:
-¿En qué consiste la molienda de minerales?
-¿Cómo se desarrolla la molienda de minerales en el
país?
Pregunta para ejemplificar:
-¿Cuál es la etapa más importante en la molienda de
minerales? Podría darnos un ejemplo que resalte su
importancia.
-Según Ud. ¿Cuál cree que es el mineral más dificultoso
para molerlo?
Pregunta de estructura:
-¿Cuál serían los equipos más eficaces en la molienda
de minerales?
-En el molino se utilizan diversos tipos de bolas de acero,
¿Cómo se clasifican?
Pregunta de contraste:
-¿En qué se diferencia la molienda autógena de la
molienda semiautógena?
-¿En qué se diferencia un molino de barras y un molino
de bolas?
NOTA: Mediante esta investigación adjuntamos un CD,
donde podemos encontrar el video correspondiente a
esta entrevista.
36. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 33
ANEXO B:
PROYECTO LAS BAMBAS
El proyecto cuprífero Las Bambas se ubica entre las
provincias de Cotabambas y Grau en Perú.
En marzo de 2005, se dio inicio a los trabajos de exploración
en Las Bambas, luego de un exhaustivo proceso de consulta
a las comunidades locales.
En agosto 2010
el directorio de Xstrataplc
aprobó el desarrollo
del proyecto. Se estima
una producción inicial de
400.000 toneladas de
cobre en concentrado al
año, incluidos importantes
subproductos de oro, plata
y molibdeno y cuyos costos
directos se situarán en el
primer cuartil. El inicio de la
puesta en servicio de la
mina está estimada para
el cuarto trimestre de 2014.
En julio de 2010, la Evaluación de Impacto Ambiental y Social
del proyecto recibió la aprobación de la comunidad; mientras
que en marzo de 2011 recibió la aprobación de las
autoridades peruanas. Su construcción comenzó en el
segundo semestre de 2012 tras la recepción de los permisos
de construcción en mayo del mismo año.
37. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 34
En diciembre de 2011 XstrataCopper anunció una nueva
estimación de recursos minerales del proyecto Las
Bambas, mostrando un aumento a 1.710 mil millones de
toneladas, con una ley de 0,60% de cobre y a una ley de corte
de 0,2% cobre, lo que representa un incremento de 10% en
comparación con la estimación previa al 1 de octubre de
2010.
Breve historia de la operación
En agosto de 2004, se otorgó a XstrataCopper un plazo de
seis años para efectuar trabajos de exploración y de
factibilidad en Las Bambas, durante cuyo período Xstrata
puede ejercer la opción sobre las concesiones mineras para la
explotación del yacimiento.
Diciembre 2012
Vaciado de concreto en
el área del concentrado
Diciembre 2012
Concentrador - Comienzo de
montaje de la grúa torre de
flotación
38. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 35
ANEXO C:
SISTEMA DE LUBRICACIÓN
La finalidad de la lubricación es evitar el contacto de metal a metal,
traería como consecuencia la formación de limaduras y finalmente la
ruptura o en todo caso llegase a fundir valiosas piezas del molino
como son las chumaceras causando graves pérdidas en la
producción y esta es una de las razones por la cual se lubrica
constantemente el piñón y la catalina que son los engranajes
dentados de la transmisión del molino.
Para que esta lubricación sea lo más exactamente posible debe ser
instalado un sistema automático que en caso de averiarse este
provisto de un sistema de alarma eléctrico que nos indicara las
condiciones.
1. Por el mecanismo del sistema de engranaje
- falta de presión de aire
- falta de grasa en el cilindro
- falta de presión en la tubería de grasa
2. por el mecanismo del sistema de lubricación
- mecanismo de bomba
- control de reloj
- bomba neumática
Funcionamiento del sistema de lubricación y engrase del
molino
Todo el sistema funciona con aire a la presión de 100 Lbs por
pulgada cuadrada que viene de las compresoras, llega a un filtro de
aire donde se elimina las impurezas, el aire a presión y limpio pasa a
una válvula de solenoide o de tres vías o líneas.
39. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 36
La primera línea está conectada al switch de presión y al mecanismo
de alarma, cualquier variación de la presión o falta de ella será
registrada y sonara automáticamente la alarma.
La segunda línea está a los inyectores y finalmente la tercera línea
suministrara aire a la bomba de contrapeso y el tamaño de grasa.
Por su parte, el tiempo de lubricación, es regulado, es graduado a
voluntad en el sistema automático de reloj.
Al cerrar el circuito de control automático de reloj, la válvula de
solenoide dejara pasar, aire, parte de cual ejercer presión en el
tanque de grasa y la otra parte actuara sobre los balancines de la
bomba haciendo salir la grasa conveniente diluida a una presión
que llega cerca de las 2000 Lbs/pulg2
El lubricante una vez llegada a los inyectores será atomizado, por el
aire a presión, en esta lubricara a los engranajes dentados del piñón
y la catalina
Lubricación de los trunnions o muñones del molino
Todo esto es un sistema cerrado y la lubricación es permanente. La
circulación de aceite es el sistema efectuado por la bomba, la
presión constante asegura una lubricación normal del molino.
Cualquier ciada de presión actuara sobre el circuito eléctrico del
molino parándolo de inmediato. De igual manera una temperatura
superior a los 46 °C hará sonar la alarma indicando con esto la
necesidad de para el molino. Por lo cual se deberá pararse de
inmediato o de lo contrario puede fundirse las chumaceras
principales del molino.
40. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 37
ANEXO D:
LEY DE BOND
El índice de trabajo es un parámetro de conminución, expresa la
resistencia de un material a ser triturado y molido.
Numéricamente son los kilowatts-hora por tonelada corta
requeridos para reducir un material desde un tamaño
teóricamente infinito a una producto de 80% menos 100
micrones, lo que equivale aproximadamente a un 67% pasante
a la malla 200.
El trabajo pionero de Fred C. Bond marcó un hito en la
caracterización de circuitos convencionales de
molienda/clasificación. Su Tercera Teoría o “Ley de Bond” se
transformó en la base más aceptada para el dimensionamiento
de nuevas unidades de molienda:
(1)
Donde:
E = Consumo Específico de Energía, Kwh/ton molida.
F80 = Tamaño 80% pasante en la alimentación, µm
P80 = Tamaño 80% pasante en el producto, µm
Wi = Índice de Trabajo de Bond, indicador de la Tenacidad del
mineral, Kwh/ton.
41. ANALISIS DE LA ETAPA DE MOLIENDA DE MINERALES 38
En la expresión anterior, el par (F80, P80) se denomina la ‘tarea
de molienda’; es decir, el objetivo de transformar partículas de
tamaño característico F80 en partículas de tamaño menor P80.
Mediante la ecuación (1), el índice de Bond permite estimar la
energía (Kwh) requerida para moler cada unidad (ton) de
mineral. Dicho consumo específico de energía determina a su
vez la capacidad de la sección de molienda por la relación:
Donde:
M = Tasa de Tratamiento o Capacidad del molino, ton/hr.
P = Potencia Neta demandada por el molino, Kw.
Aplicaciones del Índice de Bond:
a) En simulación: Cuando se tiene que predecir el
funcionamiento de un molino a partir de datos obtenidos de
otro modo de funcionamiento, teniendo como variable
respuesta el Wi, o como parámetro de escalamiento, etc.
b) Como parámetro de diseño: Conociendo el Wi, puede
determinarse la potencia del motor que accionara el equipo
(molino)/dimensiones del molino.
Control de molinos industriales: El índice de trabajo determinado
en planta Wi debe ser igual al determinado mediante el
procedimiento Standard. La comparación es válida para las
condiciones standard de Bond las cuales son: Molino de bolas
de 8´x 8¨, circuito cerrado con clasificación y 250% de carga
circulante, para otras condiciones se debe realizar las
correcciones pertinentes.