Procesos de Chancado y Molienda en Minería: Equipos y Criterios de Selección

Chancado y Harneado

Equipos de Chancado

Chancado primario (8” a 6”)

• Chancador giratorio – Minería metálica
• Chancador de mandíbulas – Minería metálica
• Chancador de rodillos dentados – Minería no metálica

Chancado Secundario (3” a 2”)

• Chancador de cono estándar – Minería metálica
• Chancador de rodillos dentados – Minería no metálica

Chancado terciario (1/2” a 3/8”)

• Chancador de cono cabeza corta – Minería metálica
• Chancador de rodillos lisos/impacto – Minería no metálica

Fig. N°1: Chancador giratorio

Fig. N°2: Chancador de mandíbulas

El chancador de mandíbulas se especifica por el área de entrada, es decir, la distancia entre las mandíbulas en la alimentación que se denomina boca y el ancho de las placas (largo de la abertura de admisión).

Por ejemplo, un chancador de mandíbulas de 30″x48″ tendrá una boca de 30″ y un ancho de las placas de 48″.

Fig. N°3: Área de admisión chancador de mandíbulas

Fig. N°4: Comparación entre un chancador giratorio y uno de cono

Fig. N°5: Circuito chancado-molienda-clasificación

Una alternativa más actual para un circuito de conminución se muestra en la siguiente figura, el cual consiste en una combinación de chancado, molienda SAG y molienda convencional. Este circuito es bastante utilizado en el tratamiento de menas sulfuradas de cobre, níquel y zinc.

Fig. N°6: Circuito moderno de conminución

Criterios de selección de chancadores

Los criterios de selección son importantes para efectos de poder dividir entre qué tipo de chancador utilizar en la etapa primaria de la conminución.

Como norma general se debe tener muy en claro la capacidad requerida y el tamaño máximo a tratar.

• Si se quiere alta capacidad, en general se prefieren los chancadores giratorios.
• Si el tamaño de abertura (boca) es más importante, se prefiere el chancador de mandíbulas.
• Si lo importante es el flujo másico, se prefiere el chancador giratorio.

“Para una misma boca de entrada, el chancador giratorio procesa aproximadamente tres veces más material que el chancador de mandíbulas.”

Económico: Para equipos de tamaño similar se tiene que:

• Costos de capital y mantención, son mayores para el chancador giratorio
  • Costos de instalación, son mayores para el chancador de mandíbulas

Aplicación:

• Para materiales arcillosos, plásticos, generalmente blandos, se prefiere utilizar el chancador de mandíbulas
  • Para materiales duros, abrasivos, se prefiere el chancador giratorio

Molienda y Clasificación

Tipos de Molienda

Pueden en general realizarse en seco o en húmedo.

a) Molienda en Seco:

• Genera más finos.
• Produce un menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda.
• Adecuada cuando no se quiere alterar el mineral (ejemplo: sal).

b) Molienda en Húmedo:

Generalmente se muele en húmedo debido a que:

• Tiene menor consumo de energía por tonelada de mineral tratada.
• Logra una mejor capacidad del equipo.
• Elimina problema del polvo y del ruido.
• Hace posible el uso de ciclones, espirales, harneros para clasificar por tamaño y lograr una adecuado control del proceso.
• Hace posible el uso de técnicas simples de manejo y transporte de la corriente de interés en equipos como bombas, cañerías, canaletas, etc.

El equipo más utilizado en molienda es el molino rotatorio, los cuales se especifican en función del Diámetro y Largo en pies (DxL).

La razón largo/diámetro (L/D), define varios tipos de molino.

En general se cumple que:

• En molinos horizontales convencionales L/D = 1.2 – 1.8
• Molienda AG y SAG, L/D

Fig. N°8: Movimiento de la carga en un molino horizontal

Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio:

1. Rotación alrededor de su propio eje.
2. Caída en cascada, donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos.
3. Caída en catarata que corresponde a la caída libre de los medios de molienda sobre el “pie” de la carga.

La magnitud del elevamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de rotación del molino y del tipo de revestimiento del molino.

• A velocidades relativamente bajas o con revestimientos lisos, los medios de molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la conminución que ocurre es principalmente abrasiva.

Esta caída en cascada produce molienda más fina, con gran producción de polvo y aumento del desgaste del revestimiento.

• A velocidades mayores los cuerpos de molienda son proyectados sobre la carga para describir una serie de parábolas antes de aterrizar en el “pie” de la carga.

Esta caída en catarata produce conminución por impacto y un producto más grueso con menos desgaste del revestimiento.

Velocidad Crítica

• La velocidad crítica del molino es la velocidad mínima a la cual los medios de molienda y la carga centrifugan, es decir, no tienen un movimiento relativo entre sí. Este parámetro queda definido por Nc y se puede determinar mediante la siguiente ecuación:

Donde:

• Nc = velocidad crítica (rpm)
• D = diámetro interno del molino (pie)
• d´ = diámetro el medio de molienda (pie)

Nivel de llenado

• A nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de los medios de molienda y de mineral, está definida por el nivel de llenado (J). Este se va a entender como la fracción de volumen interno útil del molino ocupado por el lecho de bolas y mineral.
• El nivel de llenado J se determina a través de la siguiente ecuación:

J = 1.13 – 1.23(H/D)

Donde:

Tamaño apropiado de los medios de molienda

• El tamaño del medio de molienda es una variable importante para asegurar un rompimiento de las partículas más grandes. En general, el tamaño de los medios de molienda debe ser estrictamente necesario para realizar la fractura, es decir, mientras mayor sea la partícula, mayor será el tamaño del medio de molienda.
• Para el caso en que el medio de molienda sean bolas, el tamaño se determina a través de la siguiente ecuación:

B =

Donde:

• B = Diámetro del medio de molienda (bolas) [Pulg.].
• r_s = Gravedad específica del mineral.
• W_I = Índice de trabajo del mineral [kwh/ton corta].
• ϕ_c = Fracción de la velocidad crítica.
• D = Diámetro del molino [pie].
• K_b = Constante empírica:
  • 350 para molino con descarga por rebalse.
  • 330 para molino con descarga por rejilla.
  • 335 para molienda seca y descarga por rejilla.

Características del molino de bolas

• Alimentación que procesan: 80% -5[mm] a 80% -2[mm]
• Producto Intermedio: varía entre 80% -0.5[μm] a 80% -75[μm]
• Producto Fino: 80%
• Razón L/D: 1 – 2 (cuando L/D varía entre 3 – 5, corresponde a molino de tubo)
• Consumo de Acero: 0.1 – 1.0 [kg/ton. mineral]
• Densidad de la Pulpa: Trabajan normalmente entre 65% – 80% de sólidos.
• Tamaño de las Bolas: varía entre 1” – 2” – 5”
• J: varía entre 40% – 45% con un máximo de 50%
• Velocidad de Rotación: Operan entre 70% – 80% de la velocidad crítica.

Molino de bolas (descarga por rebalse)

• Operación solo en húmedo
• En la mayoría de los casos en circuito cerrado
• Molienda más fina: mayor tiempo de residencia
• Alto riesgo de sobremolienda
• Carga de bolas: 35- 45%

Molino de bolas (descarga por rejilla)

• Operación en seco o húmedo
• En la mayoría de los casos en circuito cerrado
• Molienda más gruesa: menor tiempo de residencia
• Bajo riesgo de sobre-molienda
• Puede operar con un 5-10% más de bolas, con el correspondiente aumento de capacidad

Molinos autógenos

Modelo cascada USA Modelo Europeo

• Seco o húmedo
• Primario, molienda gruesa (hasta 400 mm de tamaño de alimentación)
• El medio de molienda es la alimentación

Molino SAG

Modelo cascada USA Modelo Europeo

• Seco o húmedo
• Mayor capacidad de molienda que en molino AG
• Primario, molienda de grueso (hasta 400 mm de calibre de alimentación)
• El medio de molienda es la alimentación más 4-12% carga de bolas (de diámetro 100 – 125 mm)
• Alta capacidad (tiempo de retención corto)
• Menos sensibilidad a la composición de alimentación

Revestimientos típicos de los molinos

• Se utilizan revestimientos de goma debido a su vida útil, bajo peso, de fácil instalación y amortiguador de ruido.
• Si la aplicación es más exigente, se recomienda utilizar goma con cubierta de acero, más fácil de manejar que el acero.
• Cuando estas dos opciones se sobrepasadas (por temperatura, tamaño de la alimentación o químicos, utilice acero
• Ore-bed es un revestimiento de goma cubierto con magnetos permanentes utilizado para aplicaciones especiales tales como los molinos Verticales, para la molienda de magnetita y otros.

Molienda Autógena y SAG

• Molienda AG o Autógena: Es la molienda de la mena por sí misma. En menas adecuadas, esta técnica elimina los costosos medios de molienda y pueden producir menor porcentaje de finos que la molienda convencional.
• Molienda SAG o Semiautógena: Es una combinación de Molienda AG más una carga reducida de bolas (de 6% a 11% del volumen interno del molino).

Ambas operan generalmente en húmedo, lo que evita los problemas de moler en seco entre los que se tienen:

• Proceso difícil de controlar.
• Generación de problemas ambientales (polvo, ruido, etc.)
• Reduce en gran forma el consumo de acero ya que se produce el desgaste sólo del revestimiento.
• Reduce las etapas de chancado y molienda con respecto a los circuitos.

Para que una molienda AG sea factible, la mena tiene que tener una cantidad abundante de material de gran tamaño (a lo menos 1/4 del material debe tener trozos sobre 6″ a 8″ de diámetro). Además, estos trozos deben ser lo suficientemente durables como para desgastarse en forma lenta y los finos deben romperse con mayor facilidad que los trozos grandes.

En la molienda AG se presenta un tamaño que es demasiado pequeño para ser medio de molienda pero muy grande para ser fracturado por otras rocas. Este es el llamado tamaño crítico y normalmente varía entre 3/4″ a 2″. A este tamaño se le llama Pebbles.

Si este material es difícil de fracturar, se empezará a acumular en el interior del molino disminuyendo la capacidad de molienda del equipo.

Clasificación

• Si se trata de controlar el tamaño de partículas más finas que 1mm, el empleo de los harneros comienza a ser ineficiente.
• Se recurre entonces a la CLASIFICACIÓN.
• La clasificación es el proceso de separar partículas finas según su tamaño de acuerdo con su comportamiento en el seno del aire o agua.

Fig. N°9: Esquema Hidrociclón

Las fuerzas centrífugas clasifican los sólidos según su tamaño.

Las partículas de alta masa se aproximan más a la pared externa, reportándose en el “underflow”.

• Las partículas de menor masa se aproximan más al centro, obteniéndose en el “overflow”.