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Cálculo de la carga circulante de un circuito cerrado de molienda

Figura 1. Circuito cerrado de molienda (Álvarez, 1996).

En la industria minera, se utilizan molinos de bolas en circuito cerrado cuando se busca liberar las especies minerales antes de concentrarlas. Este proceso tiene como objetivo minimizar la generación excesiva de partículas ultrafinas. Para ello, es fundamental contar con un instrumento de clasificación que se ajuste al tamaño de las partículas y a las condiciones específicas de la operación.

En los procesos en seco, se deben utilizar clasificadores neumáticos que permitan realizar cortes granulométricos adecuados al tamaño del producto final deseado. En contraste, en operaciones que manejan pulpa, el uso de hidrociclones es lo habitual, especialmente para cortes granulométricos inferiores a 75 micrómetros. Para partículas de mayor tamaño, se pueden emplear tanto hidrociclones como clasificadores mecánicos, dependiendo principalmente de la capacidad de molienda necesaria. Es importante señalar que los hidrociclones diseñados para cortes gruesos suelen tener una alta capacidad de tratamiento que puede exceder la capacidad de molienda disponible. Entre los clasificadores mecánicos más utilizados se encuentran el tipo Akins, que utiliza un tornillo sinfín, y el tipo Dorr, que emplea rastrillos.

La Figura 1 muestra un esquema de un circuito cerrado que incluye un molino de rebose y un clasificador en espiral o tornillo. Una forma de ajustar el tamaño de corte del clasificador es añadir agua. Este procedimiento modifica la viscosidad de la pulpa, lo que influye en la carga circulante y permite un control más preciso del proceso.

En este circuito cerrado, la nueva alimentación se introduce directamente en el molino. Sin embargo, existe una variante que se utiliza cuando la nueva alimentación ya contiene una gran cantidad de finos o cuando se desea minimizar completamente su producción. En este caso, la nueva alimentación se introduce directamente en el clasificador, como se ilustra en la Figura 2.

Figura 2. Circuito cerrado con alimentación al clasificador (Álvarez, 1996).

La Figura 3 muestra la variación típica de la capacidad de un molino a medida que aumenta la carga circulante en comparación con un circuito abierto. La carga circulante se expresa comúnmente como un porcentaje en peso del retorno del molino en relación con la nueva alimentación. Un valor del 250 % se considera normal en este contexto.

Figura 3. Variación de la capacidad con la carga circulante (Álvarez, 1996)

A continuación os dejo un nomograma elaborado por los profesores Pedro Martínez-Pagán, Jaime Sepúlveda y Daniel Boulet que permite el cálculo de la carga circulante. Espero que os sea de interés.

Referencias:

ÁLVAREZ, R. (1996). Trituración, molienda y clasificación. Ed. Fundación Gómez Pardo. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas, Universidad Politécnica de Madrid.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

WILLS, B.A.; NAPIER-MUNN, T. (2006). Mineral Processing Technology. An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery. Elsevier Science & Technology Books, 7^th edition.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Clasificación directa por tamaños. El cribado

https://dasenmining.com/es/product/vibrating-screen/

El cribado se refiere a la clasificación por tamaño de los fragmentos de un material, generalmente aquellos que tienen un tamaño superior a 2 mm. Estos fragmentos presentan diversas dimensiones y formas. Se someten a una superficie con aberturas, conocida como superficie de cribado, que permite el paso de los fragmentos más pequeños que la apertura (llamados pasantes) y retiene o rechaza aquellos de un tamaño mayor (rechazo).

El cribado se utiliza para separar los fragmentos más gruesos, ya sea para eliminarlos o para someterlos a un proceso de fragmentación adicional, en comparación con los fragmentos que tienen el tamaño requerido. Además, elimina los elementos más finos, como las arcillas o los elementos coloidales (este proceso se conoce como deslamado).

Los métodos de cribado más comunes incluyen el uso de mallas de alambre metálico y chapas perforadas con agujeros circulares. Las máquinas más empleadas son el trómel o criba rotativa y el tamiz o criba plana. Además, el cribado se puede realizar en seco o en húmedo.

En el caso del cribado en seco, el material se somete al cribado tal como se obtiene de la cantera. Sin embargo, presenta la desventaja de que, cuando contiene cierta humedad, los agujeros se obstruyen fácilmente, especialmente en los tamaños más pequeños, como en el caso de la arena. El secado del material resulta costoso desde el punto de vista económico. Por otro lado, el cribado en húmedo evita la obstrucción de los agujeros y, al mismo tiempo, permite el lavado de los áridos, lo cual resulta más ventajoso, aunque implica un mayor costo de instalación y la necesidad de un proceso adicional para la recuperación de los finos.

Precribado. https://www.nubasm.com/articulo-tecnico/etapas-del-cribado-i/

Definición de términos:

Rechazo: Porcentaje de partículas que quedan retenidas en una criba y tienen un tamaño superior al valor de clasificación establecido.
Pasante: Porcentaje de partículas que atraviesan una criba y tienen un tamaño inferior al valor de clasificación establecido.
Semitamaño: Porcentaje de alimentación a una criba compuesto por partículas con un tamaño inferior a la mitad del valor de clasificación.
Desclasificados: Porcentaje o masa de partículas finas que no pasan a través de la criba y se mezclan con la fracción más gruesa (rechazo).
Todo-Uno: Es la mezcla completa antes de su clasificación.

Terminología empleada en la clasificación por tamaños:

Escalpado: Operación que consiste en eliminar fragmentos grandes que pueden representar un peligro u obstáculo para las etapas siguientes del proceso.
Precribado: Fracción fina con el tamaño adecuado que se evita que pase a la siguiente etapa de trituración o machaqueo.
Calibrado: Clasificación para calibres superiores a 100 mm. Se utilizan parrillas fijas o dinámicas.
Cribado: Clasificación de tamaños entre 150 μm y 100 mm. Se emplean trómeles, cribas de sacudidas o cribas vibrantes.
Tamizado: Clasificación de tamaños entre 40 μm y 150 μm. Se usan cribas rotativas o tamices vibrantes.
Recribado: Operación adicional de clasificación que tiene como objetivo mejorar la eliminación de la fracción fina, en particular para la eliminación de impurezas.
Agotado: Operación que consiste en eliminar el exceso de líquido (generalmente agua) de las mezclas sólido-líquido que se manejan en procesos húmedos.

Os dejo varios vídeos sobre el cribado de áridos:

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación. Tecnología, diseño y aplicación. Ed. Rocas y Minerales, Madrid, 360 pp.

MARFANY, A. (2004). Tecnología de canteras y graveras. Fueyo Editores, Madrid, 525 pp.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos — ANEFA, Madrid, 1328 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Precribado: Parrillas de barras o cribas de barrotes

Figura 1. Parrillas de barras. https://www.mekaglobal.com/es/productos/trituradores-y-cribas/cribas/criba-de-parrilla

Las parrillas de barras, cribas de barrotes o superficies formadas se utilizan en cribados en seco de material grueso o muy grueso antes de la trituración primaria, con tamaños superiores a 150 mm (Figura 1). Algunas de las aplicaciones más comunes de este tipo de cribado incluyen:

1. 1. Realizar un escalpado, es decir, prevenir la entrada de material de gran tamaño a la trituradora primaria o a un sistema de transporte de material, como una cinta transportadora. Las partículas demasiado grandes podrían atascar las trituradoras.
  2. Eliminar de la alimentación a la trituradora primaria las fracciones inferiores, ya sea para evitar su trituración o para producir un producto específico de cantera.

Estas parrillas son de construcción robusta, compuestas por barras, perfiles o carriles de vía invertidos, hechos de acero. Están dispuestos en paralelo y separados con precisión para cumplir con la clasificación deseada. Para trabajos duros y de alta abrasividad, se emplea acero al manganeso o aleado al cromo. La longitud máxima de las barras se alinea con la dirección del flujo del material y suele tener una sección trapezoidal invertida para evitar obstrucciones. La sección de las barras se va estrechando hacia el final de la criba, lo que provoca una divergencia hacia la salida que impide atascos (ver Figura 2).

Figura 2. Criba de barrotes longitudinales. Detalle de la sección transversal y de la planta.

Las parrillas de barras fijas tienen una inclinación que promueve el avance del material, que va de 20° a 45°. Esto aumenta el caudal de alimentación, pero disminuye su eficiencia. La separación entre las barras puede oscilar entre 25 mm y 250 mm, y la capacidad es proporcional al área, de 0,5-2,5 t/h por m² de superficie útil por mm de abertura.

Una variante son los precribadores de barras móviles. En este caso, las barras están fijas solo en un extremo, por lo que el golpeteo del material genera cierta vibración que mejora su limpieza. Están formados por dos juegos de barras longitudinales alternadas. Se emplean para alimentar machacadoras y molinos de tamaño mediano a pequeño.

Figura 3. Cribas de barras móviles. https://www.eralki.com/maquinas/cribas-vibrantes/

La otra opción son los precribadores vibrantes. Las barras se montan en una estructura vibrante que cuenta con dos o más series de superficies cribadoras formadas por barras. Estas pueden estar situadas una encima de la otra, como en una criba normal (scalper), o dispuestas en varios escalones en cascada (grizzly). Su función principal es evitar la entrada de materiales reducidos y arcillosos antes de que lleguen a la trituradora. En este caso, la separación entre barras varía entre 50 mm y 150 mm y las dimensiones de las bandejas van de 1.200 x 2.000 mm a 2.000 x 6.000 mm. Las potencias van de 11 kW a 30 kW. El scalper está diseñado para soportar impactos de bloques más grandes que los del grizzly.

Figura 4. Criba vibrante de barras tipo grizzly. https://tallereslosan.com/cribas/cribas-vibrantes-barras-grizzlyz/

Os he grabado un vídeo explicativo sobre este tema, que espero os sea de interés.

A continuación os dejo un vídeo de una criba scalper. Espero que os sea útil.

Referencias:

ANDREA, E. (2014). Tecnología metalúrgica. Universidad de Cantabria. https://ocw.unican.es/course/view.php?id=261

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; PERALES, A. (2020). Tecnología metalúrgica, 2ª edición. Universidad Politécnica de Cartagena. https://ocw.bib.upct.es/course/view.php?id=178

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Teoría probabilista del cribado

Figura 1. Relación entre los parámetros de una criba.

Sea una partícula esférica de diámetro d que cae perpendicularmente a la superficie de cribado. La probabilidad P de que pase a través de la malla, sin considerar los roces o rebotes en los hilos de la malla, puede expresarse como la relación entre el área libre en la que la partícula puede pasar libremente y el área total de la malla, incluida la porción del hilo.

Siendo a la abertura cuadrada de la criba y b el diámetro de los alambres, tal y como se puede ver en la Figura 1, la expresión sería la siguiente:

En la expresión anterior, el primer término se refiere a la proporción del área de paso efectiva, que depende de la relación entre el tamaño de la partícula y la abertura de la malla. El segundo término representa la proporción de la superficie de cribado libre de obstáculos, lo que permite el paso de la partícula.

La probabilidad de ser cribado para un grano de tamaño d<a, cuando se da un número n de rebotes encima de la criba será:

Prob (1) Probabilidad de pasar en un salto

Prob (0) = 1 – Prob (1) Probabilidad de no pasar en un salto

Por tanto, la probabilidad de no pasar en n rebotes será:

Como la suma de la probabilidad de paso más la de no paso es igual a uno, tenemos por diferencia que la probabilidad de paso de una partícula de tamaño d<a, para el total de n rebotes encima de la criba, se obtiene de la siguiente expresión general:

Y, por tanto,

Esta expresión no considera la interacción entre las partículas ni otros factores presentes durante el proceso de cribado; sin embargo, permite deducir propiedades esenciales del funcionamiento de una criba.

A continuación, comparto un par de problemas resueltos que espero os resulten útiles. Se puede ver que las partículas con un tamaño menor que la mitad de la malla de la criba pasan inmediatamente al caer y prácticamente no afectan el cálculo de su capacidad, siempre que su proporción sea baja. Por tanto, en los cálculos de la capacidad de una criba, se consideran los tamaños comprendidos entre 0,5 y 1 vez el tamaño de la malla. Se ha determinado que los granos con tamaños entre 0,5 y 1,5 veces el tamaño de la malla son los que más intervienen en el cribado, causando cierta obstrucción. Estos granos se conocen como tamaños críticos. En general, la criba directa, tanto en seco como en húmedo, se limita a tamaños de hasta 0,5 mm, salvo algunos casos específicos que pueden alcanzar 0,1 o 0,2 mm.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Velocidad crítica de giro de un molino de bolas

Figura 1. Molino de bolas. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ball_mill.gif

La velocidad crítica es aquella a la que una partícula infinitesimal en la periferia interna del molino se centrifugaría (se puede ver en las Figuras 1 y 2). Cuando se alcanza esta velocidad, el molino pierde su capacidad de molienda, ya que una parte de la carga de materiales molturadores deja de funcionar.

Siguiendo la recomendación de Wills y Napier-Munn (2006), se recomienda que el molino opere entre el 50% y el 90% de su velocidad crítica, según factores económicos. Sin embargo, el punto de máxima eficiencia, medido por la potencia requerida para accionar el molino, se sitúa cerca del 75%. Por lo tanto, se suelen utilizar velocidades de rotación del 65-70% en los molinos de bolas y del 50-70% en los molinos de barras.

Figura 2. Equilibrio entre el peso de una partícula y la fuerza centrífuga dentro de un molino de bolas

A continuación, os presento la demostración de dicha velocidad crítica y un problema de aplicación. Podéis observar que esta velocidad crítica es independiente del tipo de material molido. Espero que os sea de interés.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Trómeles: cribas dinámicas y cilindros lavadores

Figura 1. Trómel lavador de áridos. https://minerales-maquinaria.com/tromer-lavador-de-aridos-y-minerales/

Las cribadoras tipo trómel son tambores giratorios constituidos por chapas perforadas curvadas o paneles de malla ensamblados en un cilindro que gira alrededor de su eje central o a través de un tren de neumáticos, con entre 4 y 24 ruedas, de las cuales la mitad son motrices. Trabajan tanto en vía seca como en húmeda, aunque es común que sean trómeles lavadores.

La rotación favorece la disgregación del material, desempeñando así un papel de lavado. El rechazo se transporta por el tambor hasta que se descarga por el extremo del equipo. Para facilitar el movimiento del material en su interior, están inclinados entre 5° y 7° respecto a la horizontal y están equipados con deflectores internos que empujan y voltean el material. La limpieza de los orificios se realiza facilitando la caída del grano atascado a su paso por la parte superior de su recorrido, donde la gravedad hace que las partículas caigan con la ayuda de las vibraciones que acompañan el movimiento.

Los tambores giran entre un 30 % y un 45 % de su velocidad crítica, evitando el centrifugado, con una velocidad periférica de 40 a 50 r.p.m. La capacidad de transporte se puede estimar como 32·D_i² (m³/h), donde D_i es el diámetro interno del tambor expresado en metros. Estas cribas suministran el material clasificado por tamaños, empezando por la fracción más fina y terminando con la más gruesa. Es por ello que los diámetros de las cribas van de menor a mayor (Figura 2). Los finos se descargan a través de las paredes del cilindro.

Figura 2. Trómel de cribado. https://en.wikipedia.org/wiki/Trommel_screen

Las dimensiones habituales del diámetro interno de estos trómeles varían entre 1,5 y 3 m, con longitudes aproximadas de tres veces este diámetro y potencias entre 22 y 130 kW. Sus capacidades de lavado oscilan entre 50 y 450 t/h cuando la densidad aparente del material es de 1,6 t/m³, admitiendo tamaños máximos de entrada de 150 a 300 mm.

Los trómeles lavadores reciben agua y áridos por la boca más alta, permitiendo el volteo, una atrición que libera las tierras y arcilla que acompañan a los áridos, saliendo limpios por la boca opuesta. Pueden ser de dos tipos: de simple corriente, para áridos de tamaños entre 180 y 400 mm, y a contracorriente, para tamaños entre 90 y 260 mm. El consumo de agua varía entre los 150 y los 2.000 m³/h, dependiendo del tamaño y de si el flujo va en la misma dirección que el material. A contracorriente se emplea menos, aunque su consumo de agua es menor.

El tiempo de permanencia del árido en el cilindro determina el efecto de lavado deseado. Este periodo, para áridos fáciles de lavar, está en torno a un minuto y medio, pero puede más que duplicarse en el caso de que los materiales arcillosos o de aglomerados sean elevados, reduciéndose la capacidad entre un 30 % y un 50 %. A mayor tiempo de permanencia, mayor es el índice de llenado, lo que aumenta la potencia empleada para mover el cilindro con una carga mayor.

Figura 3. Trómel de lavado. https://www.thprocess.com/es/productos/tromel-de-lavado-tl

Las ventajas del trómel son la ausencia de vibraciones, una construcción sencilla y barata, facilidad de separación con una instalación única. Entre los inconvenientes, destacan su capacidad relativamente pequeña y la dificultad de mantenimiento de las superficies de criba. La capacidad de lavado es baja, de 0,1 a 1,5 t/h/m² por mm de abertura, debido a la proporción reducida de la superficie del tamiz que se utiliza durante su giro. Hoy en día se están sustituyendo por una combinación de trómel desenlodador y tamices vibrantes inclinados. Sin embargo, siguen montándose en grupos móviles de machaqueo y clasificación, con pequeña producción (hasta 35 t/h). Aún se conservan en el tratamiento de áridos para producir arenas sin finos y también a la salida del producto de molinos de bolas o barras. Se emplean en plantas de lavado de arenas e instalaciones de clasificación y de reciclado. Otra aplicación es colocarlo en la salida de los molinos de bolas o de barras, evitando que las piezas molturantes desgastadas pasen a las siguientes etapas. En los molinos autógenos y semiautógenos, el trómel retira los guijarros (pebbles) para su posterior trituración.

Se construyen dos tipos de trómeles. Los de construcción ligera, que no presentan revestimiento interior y tienen un gran diámetro de boca, lo que supone un bajo nivel de llenado y una baja potencia de accionamiento, con un bajo efecto de lavado. Los de construcción pesada tienen un revestimiento interior desmontable, un diámetro de boca reducido y una potencia elevada. Estos últimos operan con un alto porcentaje de llenado y un alto efecto de lavado.

He grabado un vídeo explicativo sobre este tema que, espero, os sea útil.

Os dejo algunos vídeos explicativos que espero sean de vuestro interés.

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación. Tecnología, diseño y aplicación. Ed. Rocas y Minerales, Madrid, 360 pp.

MARFANY, A. (2004). Tecnología de canteras y graveras. Fueyo Editores, Madrid, 525 pp.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos — ANEFA, Madrid, 1328 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

La molienda en las instalaciones de tratamiento de áridos

Figura 1. Molino de bolas. https://carbosystem.com/como-funciona-un-molino-de-bolas/

El proceso de molienda es el último paso en la fragmentación del material tras la trituración. Se logra la fragmentación al combinar fuerzas de compresión, corte, percusión y abrasión. Se estima que la molienda consume la mitad de la energía total utilizada en los molinos.

El tamaño de salida en esta etapa de molienda puede variar entre milímetros y micras. La molienda gruesa produce tamaños de 1 a 2 mm; la molienda media, de 200 a 500 micras; la molienda fina, de 50 a 100 micras; y la molienda ultrafina, de 10 micras.

Los molinos de rodamiento de carga, también conocidos simplemente como molinos, realizan este proceso tanto en seco como en húmedo. Estos incluyen cuerpos molturantes como barras, bolas, guijarros de sílex o incluso fragmentos gruesos del material para ayudar en la fragmentación. Por lo tanto, una primera clasificación de los molinos se puede hacer según el tipo de cuerpos molturantes utilizados:

Molinos de barras: se emplean para moliendas más gruesas. Las barras se fabrican en acero de alto contenido en carbono y límite elástico.
Molinos de bolas: se emplean en molienda fina. Las bolas se fabrican en acero de fundición o en acero forjado aleado al Cr-Mo para ser resistentes al desgaste por impacto, o en acero forjado aleado al Ni para ser resistentes a la abrasión. A veces tienen formas cilíndricas o troncocónicas.
Molinos autógenos o semiautógenos: Los cuerpos de molienda pueden ser el propio mineral (AG) o un porcentaje de mineral y otro de bolas u otro tipo (SAG).
Molinos de pebbles: se utilizan cuerpos no metálicos, ya sean naturales o fabricados. Es el caso de guijarros de silex o de porcelana para evitar la contaminación del mineral por el desgaste del acero.

La molienda se puede realizar por volcamiento, por agitación o por vibración, tal y como se puede observar en la Figura 2.

La molienda por vía seca no debería tener un contenido de agua superior al 2%, ya que si el nivel de humedad supera el 8 % al 9 %, la pasta pegajosa resultante impedirá los choques y la abrasión, lo que disminuirá el rendimiento del proceso. El mejor rendimiento se logra con una humedad baja (1 %), lo que favorece la rotura de los granos. La vía seca es necesaria cuando se trata de sustancias que reaccionan con el agua, como el clinker del cemento. Sin embargo, requiere una gran extensión de terreno para incluir un clasificador, transportadores, captadores de polvo, etc. Si la humedad es alta, es necesario realizar un secado previo. Además, la molienda por vía seca aumenta la temperatura, por lo que no se pueden usar revestimientos de goma.

La molienda por vía húmeda presenta ventajas sobre la molienda en seco, siempre y cuando se cuente con agua y un adecuado tratamiento de esta tras el proceso de molienda. Además, requiere menos energía (1,3 veces menos), ya que el agua reduce la resistencia de los fragmentos. Sin embargo, la molienda por vía húmeda requiere un mayor consumo de revestimientos y cuerpos moledores debido a los ataques químicos de corrosión causados por los minerales con sulfuro (un desgaste hasta 6 – 8 veces superior a la vía seca por la corrosión). La molienda por vía semi-húmeda requiere un contenido de agua en el producto de entre un 2% y un 20%, mientras que la vía húmeda requiere un contenido de agua de entre un 30% y un 300%.

Los molinos pueden operar de forma discontinua o continua. En el modo intermitente, después de cargar material y cerrar el molino para que gire, se abre para separar el material de los cuerpos molturantes. Este enfoque requiere máquinas pequeñas y una gran cantidad de manipulación de materiales. Por lo tanto, es más común operar de manera continua, descargando el material y los cuerpos molturantes simultáneamente, deteniendo la operación solo para reabastecer los cuerpos molturantes o para mantenimiento. En la producción de áridos, se trabaja siempre de forma continua.

La molienda en circuito abierto tiene menos control sobre la distribución de tamaños de partículas en el producto, lo que se traduce en una distribución más amplia. La velocidad de alimentación debe ser más baja y el tiempo de permanencia de las partículas debe ser más largo para garantizar una molienda adecuada. Esto conduce a un mayor porcentaje de partículas sobremolidas y a un mayor consumo de energía (1,5 veces más que en el circuito cerrado).

Por otro lado, la molienda en circuito cerrado es la opción predominante en la industria minera. El producto se clasifica después de ser descargado del molino, lo que se traduce en un menor consumo de energía en comparación con el circuito abierto, un mayor control sobre el tamaño máximo del producto y la capacidad de usar tanto la vía seca como la vía húmeda. Los molinos de bolas y los autógenos son los tipos más comúnmente utilizados en el circuito cerrado.

El revestimiento o blindaje del interior del tambor de los molinos se diseña para proteger la carcasa del molino contra la abrasión, la corrosión y el desgaste. Está compuesto por piezas intercambiables y debe ser resistente a impactos y tener la capacidad de minimizar el deslizamiento entre los cuerpos molturantes y el tambor. Los diseños con resaltes o nervios mejoran el movimiento de carga y se fabrican en acero fundido o laminado por su alta resistencia, pero también pueden ser de cerámica. En el caso de molinos que traten materiales muy duros, es recomendable emplear caucho como revestimiento, siempre que la temperatura no supere los 80 °C y no haya contacto con reactivos de flotación.

Os dejo un vídeo en el que os explico este tema. Espero que os sea de interés.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Trituradoras de cilindros

Figura 1. Trituradora de cilindros. https://m.spanish.alibaba.com/p-detail/2015-Baichy-hot-selling-double-roller-60189900655.html

Las trituradoras de cilindros son equipos que fragmentan materiales mediante compresión entre dos cilindros paralelos y de igual diámetro, con una pequeña separación que permite ajustar la máquina. Antes de la aparición de las trituradoras de cono, estas eran muy comunes, pero presentaban dos desventajas importantes: una baja capacidad y un rápido desgaste de la superficie del cilindro al triturar rocas abrasivas.

Los cilindros giran en direcciones opuestas, lo que facilita el transporte del material hacia la zona de trituración. Están controlados por motores eléctricos independientes para cada cilindro, conectados entre sí mediante una rueda dentada. Uno de los cilindros está montado sobre un buje fijo y el otro sobre un buje deslizante ajustable. Por lo general, este bloque deslizante utiliza muelles de compresión, lo que proporciona un sistema de seguridad contra sobrecargas o materiales intriturables. Los cilindros pueden ser lisos, estriados o dentados.

El tamaño de la salida está limitado por la separación entre los cilindros, mientras que la intensidad de la fragmentación depende principalmente del diámetro y la velocidad de giro de estos. Al igual que todas las trituradoras que funcionan de manera continua, las trituradoras de cilindros ofrecen un buen rendimiento y pueden alcanzar fácilmente una producción de 1000 t/h, aunque suelen tener bajas relaciones de reducción, generalmente de 5:1. Si los cilindros tienen dientes, son eficaces con rocas blandas y pegajosas.

Trituradoras de cilindros dentados

Los dientes de los cilindros provocan un corte en el material, lo que contribuye a su fragmentación junto con la compresión. Estas trituradoras se utilizan comúnmente en canteras a cielo abierto para la trituración primaria de «todo-uno», pero también se emplean en etapas secundarias o terciarias. En estas últimas, producen tamaños de producto inferiores a 50 mm. Tienen una capacidad de producción de entre 50 y 5000 t/h y pueden procesar bloques de hasta 1700 mm en los equipos más grandes. La relación de reducción varía entre 3:1 y 6:1. Normalmente, entre el 80 % y el 85 % de la producción pasa a través de una criba con un tamaño de abertura igual al reglaje.

Figura 2. Trituradora de rodillos dentados. https://litech-eu.com/es/roll-crusher/

Las trituradoras de cilindros dentados destacan por su robustez, simplicidad y facilidad de mantenimiento. Son más económicas que las trituradoras de mandíbulas y pueden procesar materiales húmedos, pegajosos y frágiles, sin problemas. Además, son equipos de altura reducida y cuentan con un dispositivo de seguridad eficaz. Proporcionan granulometrías regulares y generan muy poco polvo.

No obstante, no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. La baja razón de reducción (aproximadamente 4:1) requiere varias etapas de trituración, y el sistema de alimentación no permite que se acumule material sobre los cilindros, lo que puede provocar problemas de ahogamiento y dificultar la producción de material fino. Para obtener buenas razones de reducción, se requieren cilindros de mayor diámetro en relación con el tamaño de las partículas de alimentación.

Trituradoras de cilindros lisos

La trituradora de rodillos presenta una estructura similar a la de la trituradora de cilindros dentados. A veces, el cilindro presenta acanaladuras que aumentan la fricción y facilitan el desplazamiento del material hacia la zona de compresión y trituración. La alimentación puede ser a tragante lleno, de modo que siempre quede material sobre los rodillos. De esta forma, el equipo trabaja a su máxima capacidad, con el inconveniente de generar una mayor cantidad de finos. Si se alimenta en una capa (Figura 3), la compresión del material es casi pura entre los cilindros y se reduce la cantidad de finos, aunque entonces la producción es menor.

Figura 3. Alimentación en una capa. https://ocw.bib.upct.es/course/view.php?id=178&topic=3

Los trituradores de rodillos son eficientes en la reducción de materiales blandos o de dureza media, con una razón de reducción de 5:1 y una capacidad de hasta 250 t/h. Se utilizan en etapas secundarias y terciarias, así como en la molienda gruesa (2-3 mm). Compiten con los molinos de martillos en materiales blandos y con los conos en materiales duros y abrasivos. Normalmente, el paso del producto obtenido será del 85 % por la criba de abertura igual al reglaje.

Sin embargo, debido a su razón de reducción de aproximadamente 6:1 al trabajar a tragante lleno, estos equipos generan una cantidad excesiva de partículas finas, por lo que no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. No obstante, ofrecen granulometrías regulares y sin fragmentos grandes ni finos si la alimentación es a una sola capa y en circuito cerrado.

Para los que estéis interesados, os dejo un problema resuelto sobre el tamaño máximo del material que puede alimentar a una trituradora de cilindros lisos: https://victoryepes.blogs.upv.es/2022/11/29/tamano-maximo-del-material-que-puede-alimentar-a-una-trituradora-de-cilindros-lisos/

Os dejo un par de vídeos que creo que os pueden dar una visión de este tipo de trituradoras. Espero que os gusten.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Cálculo de la eficiencia de una criba de materiales

Criba vibratoria. http://procesosmetalurgicos1.blogspot.com/2014/02/cribado.html

Una criba perfecta solo dejaría pasar las partículas de tamaño igual o inferior a la apertura de la malla. Sin embargo, este proceso de separación se ve entorpecido por la probabilidad de que el movimiento de una partícula la lleve finalmente a enfrentarse a la apertura de la criba sin verse afectada por otras partículas en su trayectoria. Por tanto, se hace necesario definir la eficiencia de una criba.

Para determinar la eficiencia de una criba, se deben conocer las características del material que alimenta la criba, del material pasante y del rechazo. Considerando el material de rechazo, la eficiencia de cribado (η_r) sería la relación entre el peso de material total presente en la alimentación que debería recuperarse en el rechazo y el peso del material que es rechazado a la salida de la criba. Pero si tenemos en cuenta el material pasante, entonces la eficiencia de cribado (η_p) sería el cociente entre el peso del material total presente en la alimentación que debería recuperarse como pasante y el peso del material que finalmente se obtiene como pasante a la salida de la criba.

Además, las cribas no son perfectas. Pueden estar deformadas o rotas, por lo que podrían obtenerse partículas gruesas en el pasante. Por tanto, para obtener la eficiencia del cribado, se debe hacer un balance de materia.

A continuación os paso un problema resuelto sobre la eficiencia de una criba. Espero que os resulte interesante.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Capacidad de producción de una machacadora de mandíbulas. Fórmula de Gieskieng

Figura 1. Animación del funcionamiento de una machacadora de mandíbulas. https://www.pinterest.es/pin/858639485203690372/

Las machacadoras de mandíbulas están diseñadas para satisfacer las necesidades de trituración primaria de los clientes de los sectores de canteras, minería y reciclaje (Figura 1). Se utiliza principalmente para triturar materiales con una resistencia a la compresión de hasta 320 MPa, caracterizados por su alta relación de reducción, alta producción, granulometría homogénea, estructura sencilla, funcionamiento fiable, fácil mantenimiento y bajo coste de operación, entre otras ventajas.

Para estimar su capacidad de producción, se pueden consultar los datos de los fabricantes o bien utilizar fórmulas empíricas. Entre dichas fórmulas, cabe mencionar la propuesta de Gieskieng en 1950.

En la Figura 2 se presenta un esquema de una machacadora de mandíbulas, elaborado por el profesor Pedro Martínez Pagán (Universidad Politécnica de Cartagena).

Figura 2. Esquema de machacadora de mandíbulas (Martínez, 2010)

Os adjunto un problema resuelto sobre el cálculo de la capacidad de una trituradora mediante la fórmula empírica de Gieseking. Espero que os resulte interesante.

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Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.