Modulo ii molienda de minerales teck 2012(1)

UNIDAD TEMÁTICA II
MOLIENDA DE MINERALES
INACAP 2012

OBJETIVO DE LA UNIDAD TEMÁTICA
Reconocer los distintos tipos de molinos ya sea de bolas barras y
semiautógenos. Además, podrán saber los tamaños de alimentación a los
molinos, diagramas de flujos más usados de circuito molienda, cargas
circulantes y velocidades críticas.

1. Concepto de molienda.
 El proceso de molienda del mineral está diseñado para reducir el tamaño
del mineral triturado para prepararlo para el proceso de flotación.
 El proceso de molienda consume cantidades extremadamente elevadas de
energía eléctrica.
 La molienda resulta de los choques y de los impactos de los cuerpos
moledores ( bolas o barras ) sobre las partículas de mineral, al igual que el
roce y la abrasión entre ellos.
 La abrasión es preponderante cuando las partículas vienen finas.

En los chancadores los cuerpos moledores son integrantes de la máquina
( muelas, conos, martillos, etc. )
En la molienda, la fragmentación es obtenida por cuerpos moledores libres
de la máquina ( bolas, barras, guijarros, etc. ).

En el procesamiento de minerales, el interés básico está dado en una molienda
justa y suficiente para liberar las partículas útiles a concentrar.
El costo de molienda es elevado, luego, cualquier exceso de fineza
( sobremolienda ) produce pérdidas económicas y, si esta fuera
excesiva, podría afectar la recuperación global del proceso.

2. Concepto de pulpa.
Es la mezcla matemática de una porción constituida por sólidos de una
granulometría casi uniforme y otra constituida por un líquido, generalmente, el
agua.
En nuestro caso, será el mineral molido más agua, que está dentro del molino
SAG o en los molinos de bolas.
Tenemos entonces que:
Masa de pulpa = masa de sólido + masa de líquido
Volumen de pulpa = Volumen de sólido + Volumen de líquido
Luego densidad de pulpa = Masa de pulpa/ Volumen de pulpa

2. Concepto de pulpa.
Un ejercicio sencillo para determinar la densidad de pulpa
masa del mineral (ms)= 200 gr volumen de mineral (vs) = 75 cc
masa del agua (ml) = 500 gr volumen de agua (vl) = 500 cc
masa de pulpa (mp) = 700gr volumen de pulpa (vp) = 575 cc
luego, densidad de pulpa = masa de pulpa/volumen de pulpa
densidad de pulpa = 700 gr/575cc = 1.22 gr/cc
NOTA: recuerde que la densidad del agua es = 1.0 gr/cc, esto significa que
masa del agua = volumen del agua

3. Tipos de molinos: molino de barras
Normalmente se usan en aplicaciones industriales de molienda húmeda. Para
los rangos de aplicación de molienda más fina ( P80 entre 2 y 0.5 mm ), se
acostumbra usar los molinos de barras con sistema de descarga por rebalse.
Boca descarga molino Barras

Este tipo de molino tiene un casco cilíndrico cuya longitud fluctúa entre 1-1/3 a
3 veces su diámetro. Se utiliza, por lo general, cuando se desea un producto
grueso con muy poco de lama (impurezas).
Para tener una adecuada carga de las barras, éste contendrá barras de diversos
diámetros, desde diámetros grandes hasta aquellas barras que se desgastaron
lo suficiente como para ser reemplazadas.
Lo usual es cargar inicialmente un molino con barras de diámetros
seleccionados.
La mayoría de las cargas iníciales contiene barras de 1 ½" a 4" (3.8 a 10.2 cm.)
de diámetro.

Para el rango de molienda más gruesa ( P80 > 2 mm ) se emplean
normalmente molinos de barras con sistema de descarga periférica central,
los cuales descargan por el centro de la carcaza.
Sistema de descarga periférica central

Para el rango de molienda más gruesa ( P80 > 2 mm ) se emplean
normalmente molinos de barras con sistema de descarga periférica
central, los cuales descargan por el centro de la carcaza.
Ejemplo:
Codelco División Chuquicamata: cuatro
molinos de barras de 8’ x 26’ y 5000 HP c/u.

 La alimentación que procesan es de un 80% -20[mm] a 80% -4[mm].
 El producto que entregan es de un 80% -2[mm] a 80% -0.5 [mm].
 Trabajan generalmente en húmedo con pulpas entre 60% y 80% de
sólidos.
 Largo de las barras es igual a la longitud del molino menos 6" a cada
lado.

 Su razón L/D varía entre 1.4 - 1.6.
 Si L/D es menor a 1.25, entonces aumenta la posibilidad que las
barras se enreden.
 Si L/D es mayor a 1.6, entonces las barras se deforman.
 Barras mayores a 6" tienden a doblarse.
 El nivel de llenado (J) es de 35% - 45%.
 Diámetros típicos de barras varían de 2.5 - 15[cm.].

3. Tipos de molinos: molino de bolas
Se emplean generalmente en todas aquellas aplicaciones industriales en que
se necesita obtener un producto de:
 Granulometría intermedia:
( P80 entre 0.5 mm y 75 micrones ( 0.075 mm ))
 Granulometría fina:
( P80 < 75 micrones )
El molino de bolas, análogamente al de barras, está formado por un cuerpo
cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo
gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que
engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico.

Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada” rompiendo el material
que se encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión.
El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto.
Los sistemas de descarga más usados son descarga por rebalse y descarga por
parrilla o diafragma.
Los molinos de descarga por rebalse pueden desarrollar potencias
comprendidas entre 75 y 18.000 HP.

Molino de bolas minera Teck: descarga por rebalse

 La alimentación que procesan es de un 80% -5 [mm] a 80% -2 [mm].
 El producto que entregan es de un 80% -0.5 [mm] a 80% -75 [μm].
 Trabajan, generalmente, en húmedo con pulpas entre 65% y 80% de
sólidos.

 El Tamaño de las Bolas varía entre 2" - 5" y en la etapa de remolienda
entre 1" - 2«.
 Su razón L/D varía entre 1 - 2 (cuando L/D varía entre 3 -
5, corresponde a molino de tubo, en ese caso se pueden dividir en
varios compartimientos con distintos medios de molienda).
 El nivel de llenado (J) es de 40% - 45%.

Interior de un molino de bolas

3. Tipos de molinos: molino SAG
La molienda SAG o semiautógena, recibe el mineral directamente del
chancador primario ( no del terciario como en la molienda convencional ) con
tamaños iguales o menores a 8 pulgadas ( 20 cms, aproximadamente ), el que
se mezcla en una solución de agua y cal.
Este material es reducido gracias a la acción del mismo material mineralizado
presente en partículas de variados tamaños (de ahí su nombre de molienda
semi autógena) y por la acción de numerosas bolas de acero, de 5 pulgadas de
diámetro, que ocupan entre el 10 y 15% de la capacidad total del molino.

La carga del molino SAG está compuesta por mineral nuevo, bolas de
molienda de acero, partículas de mayor tamaño de descarga de trommel
recicladas del molino SAG y agua.
La carga total del molino (bolas de molienda, partículas de mineral, agua y
lechada de cal) ocupa alrededor del 27 por ciento del volumen del molino.

Dados el tamaño y la forma del molino, estas bolas son lanzadas en caída
libre cuando el molino gira, logrando un efecto conjunto de chancado y
molienda más efectivo y con menor consumo de energía por lo que, al
utilizar este equipo, no se requieren las etapas de chancado secundario ni
terciario.

La mayor parte del material molido en el SAG va directamente a la etapa
siguiente, la flotación, es decir, tiene la granulometría requerida bajo los
180 micrones ( P80 = 0,18 mm, la que permite finalmente la liberación de
la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas
individuales ), y una pequeña proporción debe ser enviado a un molino de
bolas.

Hasta los años 80 los molinos SAG, eran entre 32 a 36’ de diámetro. En la
actualidad llegan a 42’.
Un molino SAG con 2 ó 3 molinos de bolas puede sustituir de 30 a
40 molinos pequeños.
Las potencias han llegado hasta los 26000 HP.

4. Mecanismos de la molienda
• Efectos de la densidad de pulpa en el molino
En un proceso de molienda húmeda existe, evidentemente, una densidad
de pulpa o mejor dicho, un pequeño rango de densidades de pulpa, fuera
del cual la eficiencia de molienda disminuye clara y rápidamente.
Este es el concepto denominado “ densidad óptima “, por algunos
autores y “ densidad crítica “ por otros.

Cuando se opera con una alta densidad de pulpa o concentración de
sólidos, la excesiva viscosidad de la pulpa dificulta la fácil y rápida descarga
de la misma desde el molino y, particularmente, el buen escurrimiento
hacia los intersticios de la carga moledora.
Muchas veces, no es suficientemente apreciada esta situación, por los
operadores de molienda.

La máxima disponibilidad de sólidos, susceptibles de ser molidos en las
zonas de molienda activa del molino, se produce cuando los
intersticios, entre los elementos moledores ( bolas ), están completamente
llenos de pulpa tan densa como sea posible, pero con una adecuada
fluidez.
Un excesivo porcentaje de sólidos aumenta el efecto amortiguante de la
pulpa en los contactos bola-bola y disminuye el efecto de molienda.
Dicho en forma vulgar, esto equivale a colocar colchones de pulpa espesa
entre las bolas.

De manera análoga, una dilución exagerada es perjudicial para conseguir
un trabajo efectivo de molienda ( sólo sentirá un ruido metálico por falta
de carga en el molino ).
Un volumen excesivo de agua agregado al molino:
Disminuye el tiempo de residencia de la pulpa.
Aumenta el cortocircuitaje de producto no molido por efecto de la
descarga más rápida.
Aumenta la segregación de gruesos y finos en el interior del molino.

Una excesiva dilución de la pulpa en el molino produce lo que algunos
operadores llaman “ el lavado “ de la carga de bolas y
corazas, impidiendo o disminuyendo la adherencia de una adecuada
película sobre la superficie de los cuerpos moledores y permitiendo, por lo
tanto, contactos improductivos entre bolas y bolas y, bolas y casco.

• Porcentaje de sólidos
Se estima que el máximo porcentaje de sólidos permisibles de molienda
de minerales silíceos ( valores muy generales ), se aproxima al 78% u 80%
en etapas de molienda primaria en molinos de barras y fluctúa entre 70%
y 75% para un proceso de molienda secundaria con molinos de bolas.

La mayoría de los molinos SAG, operan entre 62 a 66% de sólidos, aunque
pueden operar cercanos a los porcentajes de sólidos de los molinos de
bolas.
Siendo entre 60% y 65% para una molienda secundaria muy fina también
con molinos de bolas, como sería el caso de la práctica usual de
remolienda de concentrados de cobre después de una etapa de flotación
“ rougher “.

Ejercicio:
Supongamos los siguientes datos de un molino de bolas:
Densidad real del mineral ( ds ) = 3,5 t/m3
Densidad de la pulpa ( dp ) = 1,972 t/m3
¿ Cuál es el porcentaje de sólidos en la pulpa ?

)1(*
100*)1(*
%
dsdp
dpds
s

• Velocidad crítica
Velocidad crítica es la velocidad del molino en el que la fuerza centrífuga
mantiene todo el material apegado a las paredes del molino e impide la
acción de catarata requerida por la molienda.
El uso de alrededor del 68 al 77% de la velocidad crítica es generalmente
lo más deseable para molinos de bolas.

• Velocidad crítica
¿ Cuál es la velocidad crítica de un molino SAG de 30’ de diámetro ?
¿ Cuál es la velocidad de rotación del molino si consideramos un 77% de
la velocidad crítica ?

Se puede decir que a medida que un molino de bolas rota en torno a su
eje, se producirá el siguiente fenómeno:
A velocidad baja, solamente un deslizamiento, produciéndose molienda
sólo por fricción.
A media velocidad, además de fricción, se produce impacto por cascada.
A velocidad más alta se produce fricción e impacto por catarata.

Carga de bolas
Es necesario que el molino siempre tenga su carga normal de medios
moledores, porque las barras y bolas se gastan y es necesario reponerlas.
El consumo de las barras y bolas dependen del tonelaje tratado, dureza del
mineral, tamaño del mineral alimentado y la finura que se desea obtener
en la molienda.
Diariamente, en el primer turno, debe reponerse el peso de bolas
consumidas del día anterior.

5. Carga de bolas balanceada
Cuando el molino tiene exceso de bolas, se disminuye la capacidad del
molino, ya que éstas ocupan el espacio que corresponde a la carga.
Cuando la carga de bolas está por debajo de lo normal, se pierde
capacidad moledora porque habrá dificultad para llevar al mineral a la
granulometría adecuada.
Movimiento de la carga de bolas en el interior de
un molino de bolas

6. El hidrociclón
El hidrociclón
El hidrociclón es un equipo desprovisto de partes
móviles y está compuesto, básicamente, por dos
piezas: una cilíndrica y una cónica, cuyo ángulo
varía de 10 a 20 grados.

6. El hidrociclón
Manómetro
Inyector
Overflow
Vortex-finder
Sección
cilíndrica
Sección
Cónica
Apex
Underflow

6. El hidrociclón
 El flujo que sale por el “ apex “ se denomina “ underflow “ y el
flujo que sale por el “ vortex “ se denomina “ overflow “.
 El flujo que sale por el apex, es el material que debe volver a ser
clasificado, para lograr su granulometría deseada.
 El flujo que sale por el vortex, es el material que ya cumple con la
granulometría deseada.

6. El hidrociclón
 Las principales variables ligadas al proceso son:
a) Densidad de los sólidos
b) Porcentaje de sólidos en la alimentación del hidrociclón
c) Presión de alimentación
d) Flujo de alimentación
e) Porcentaje de sólidos en el “ underflow “
f) Porcentaje de sólidos en el “ overflow “
g) Flujo de sólidos
h) Distribución granulométrica
i) Cantidad de finos en la pulpa
j) Viscosidad de la pulpa

6. El hidrociclón
 Se debe vigilar constantemente la descarga del hidrociclón:
Una abertura de “ apex “ de descarga demasiado grande da como
resultado la situación ( c ) mostrada en la figura. En ese caso la
descarga es del tipo “ paragua “ y presenta una alta dilución.
La situación ( b ) de la figura, muestra el tipo de descarga conocido
como “ cordel “ o “ soga “ y ocurre porque la abertura del “ apex “ de
descarga es demasiado pequeña.

6. El hidrociclón
La situación ( a ) muestra el ángulo de descarga adecuado que
permite la clasificación del hidrociclón sea eficiente.
Bajo condiciones de operación correcta la descarga debe formar un
chorro cónico hueco con un ángulo comprendido entre 20 y 30º.

6. El hidrociclón

7. Harneado
a) Conceptos
Industrialmente se define el harneo como un proceso de clasificación por
tamaño de un material, en dos o más fracciones, mediante una o más
superficies perforadas.
Se da el nombre de “ undersize “ o bajo tamaño, a la fracción de material
constituida por partículas de dimensiones inferiores a la malla de
separación.
A la fracción que no pasa la malla del harnero se le da el nombre de
“ oversize “ o “ sobre tamaño “.

7. Harneado
b) Principios y variables
En los harneros vibratorios, el transporte del material depende de la forma
de vibración, que puede ser circular, elíptica o lineal.
Diversos son los factores que influyen en el comportamiento de las
partículas sobre la superficie de tamizado y, consecuentemente, en la
eficiencia de harneo, estos factores son:
a) área y forma de la malla
b) tipo de superficie
c) inclinación de la superficie
d) tipo de equipamiento
e) humedad del material

7. Harneado
c) Tipos de harneros
Harneros vibratorios:
Los harneros vibratorios son los equipamientos de harneado más
conocidos y de uso más frecuente en la minería.
Son muy empleados en las operaciones de chancado y en la
preparación de la mena para los procesos de concentración.

7. Harneado
c) Tipos de harneros
Harneros vibratorios:
Los harneros vibratorios pueden ser: inclinados, horizontales, de alta
frecuencia ( “ sonic screen “ y “ high speed “ ).

7. Harneado
d) Capacidad de harneros
La capacidad de harneado depende de diversos factores:
granulometría, humedad, forma predominante de las partículas, etc.
y el flujo de material, el tipo de equipamiento y de superficie más
adecuada y el área de harneado necesaria, para una eficiencia dada.

7. Harneado
e) Concepto de pebbles
El material con tamaño superior a 1/2” (Pebbles), que descarga del
harnero que está después del molino SAG, debe ser conducido hacia
la etapa de chancado de Pebbles.
Los chancadores de pebbles, son generalmente, de cono de cabeza
corta.
El material descargado de éstos, vuelve al molino SAG.

CIRCUITO DE MOLIENDA (ÁREA 300)
En el presente capítulo se presentan los Criterios de Diseño de Procesos
del área de molienda.
Descripción Circuito
El circuito de molienda contempla tres sub-áreas: molienda SAG, molienda
secundaria y chancado de pebbles.
La configuración del circuito es SABC-A: molienda SAG en circuito
abierto, secundaria en circuito cerrado y pebbles chancados retornando al
molino SAG.

El molino SAG es alimentado desde el acopio de gruesos a través de un
sistema de alimentadores y correa y descarga sobre dos harneros
vibratorios, uno operando, uno stand by.

El producto grueso del harnero es conducido por una serie de correas
hasta la planta de pebbles, mientras que el producto fino alimenta a la
molienda secundaria.

La planta de pebbles cuenta con una tolva de recepción de
pebbles, alimentadores vibratorios y dos chancadores de cono cuyo
producto retorna a la alimentación al SAG.

La planta de molienda secundaria cuenta con dos molinos de bolas operando en
circuito cerrado inverso con dos baterías de ciclones cónicos, los que son alimentados
por dos bombas desde un cajón común de descarga de los molinos.

Programa de Operación:
− Días por año : 365
− Horas por día : 24
− Utilización : 92%
Capacidad de diseño:
− Media: 2.491 tmsph
Configuración del Circuito:
− Tipo : SAG abierto, bolas cerrado, retorno Pebbles chancados a SAG

Molienda SAG (Área 301)
Granulometrías principales:
− Alimentación Fresca (F80) : 67 mm
− Producto Circuito SAG (T80) : 7.6 mm (tamaño transferencia)
− Pebbles (D80) : 41 mm
Equipos circuito:
Molino SAG
− Cantidad : 1
− Tamaño : FFE Minerals 36’ x 19’ EGL

Límites de batería
• Aguas arriba
− Alimentador de correa descarga acopio grueso (incluido)
• Aguas abajo
− Pebbles : a correa traspaso pebbles
− Fino de harnero: a cajón pulpa alimentación hidrociclones

Molino SAG
Tipo de motor : El molino no cuenta con sistema de transmisión piñón
corona sino que es accionado por un motor de anillo de velocidad variable,
enfriado por ventilador.
( El rotor de este motor está conectado al molino, y el estator está
construido en un círculo alrededor del molino ).

Molino SAG
− Tamaño bolas : 125 mm
− % Carga bolas
- Media : 10 – 13%
- Máximo operacional : 15%
− % Carga total : 24.9%

Molino SAG
− Velocidad giro
- Media : 76.5% velocidad crítica
- Máxima : 82% velocidad crítica
− % de Sólidos : 72 % descarga molino SAG

Harnero descarga Molino SAG:
− Tipo : Harnero vibratorio plano
− Dimensiones : 12’ x 24’ doble bandeja
− Cantidad : 2 (1 operando, 1 stand by)
− Abertura : 19 mm
− Tipo de malla : Poliuretano
− Bajo tamaño harnero (T80) : 7.6 mm

Chancado de Pebbles (Área 320)
Límites de batería:
• Aguas arriba
− Correa descarga Pebbles de Molino SAG
• Aguas abajo
− Pebbles chancados retornados a correa alimentación SAG.

Granulometrías Pebbles
− Máx. Alimentación : 80 mm
− Alimentación (F80) : 41 mm
− Producto (P80) : 13 mm
Circuito Chancado : Abierto

Equipos circuito:
a) Chancador de Pebbles
− Tipo : Cono cabeza corta
− Tamaño/Modelo : H8800 EF Sandvik
− Potencia : 800 HP
− Cantidad : 2
− Excentricidad : 70 mm
− C.S.S. : 12.7 mm

Chancador de cono de
cabeza corta
H8800 EF Sandvik

b) Tolva de almacenamiento : 430 toneladas vivas
c) Alimentadores chancadores : Vibratorios

Molienda Secundaria (Área 302-303)
Límites de batería
• Aguas arriba
− Cajón distribuidor pulpa alimentación hidrociclones
• Aguas abajo
− Producto fino ciclones a flotación

Capacidad de diseño
− Media: 2491 tmsph
- Tipo circuito: Cerrado inverso con alimentación producto molienda SAG
- Producto de Molienda (P80) : 150 um
- pH Pulpa : 9 – 9.5

Carga circulante
− Media : 350%
− Máxima : 400%
− Mínima : 300%

Equipos
a) Molinos de bolas
− Cantidad : 2
− Tamaño : FFE 25’ x 39’ EGL
− Potencia requerida (diseño) : 18.000 HP @ piñón
− Potencia instalada por molino : 19.000 HP (2 x 9.500 HP)
− Tipo motor : rotores bobinados
− Tipo accionamiento : doble piñón con reductor

Equipos
a) Molinos de bolas
− Carga de bolas
- Media : 30 – 35% en volumen
- Máxima : 40% en volumen
− Tamaño bolas : 75 mm ( 3 pulgadas )
− Velocidad : 75% de la velocidad crítica

Equipos
b) Hidrociclones cónicos
− Modelo : gMAX 33/20 Krebs
− Diámetro : 800 mm (33 pulg)
− Nº baterías : 2 unidades
− Nº ciclones instalados : 9 unidades (por batería)
− Nº ciclones operando : 7/9 por batería (condiciones media/máxima)
− Nº ciclones stand by : 2/0 por batería (condiciones media/máxima)

− Presión alimentación ciclones : 10 - 12 psi
− % de sólidos:
- Alimentación ciclones : 58 a 60 %
- Rebose ciclones : 34%
- Descarga ciclones : 76 – 78%

EXPLOTACIÓN MINERA Y CHANCADO DE MINERALES
Bibliografía
Criterios de diseño de procesos, 2007. Compañía Minera Carmen de Andacollo.
Proyecto Hipógeno. AMEC.
Franco Yáñez, Edwin. 2008. « Curso de Molienda SAG y Convencional «.
Minera Los Pelambres – Ceduc UCN. Coquimbo.
www.google.cl

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