Cap 8 Premolienda

7/27/2019 Cap 8 Premolienda

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PREMOLIENDAMANUAL DE CAPACITACIÓNDIRECCIÓN TÉCNICA

8.1.1 TRITURADOR DE MARTILLOSEl triturador de martillos (figura 8.1) es una máquina de uso muy extendido

en la industria del cemento para la reducción de materias primas, como calizasduras o de dureza media y margas. También se usa a la salida de los enfriadoresde los hornos para triturar las costras de clinker.

Alimentación

Figura 8.1 Triturador de martillos.

La parte más esencial de estos equipos consiste en un rotor que conduceuna serie de martillos pivotantes. Cuando el rotor está en marcha, los martillos por efecto de la fuerza centrífuga se proyectan hacia adelante, en sentido radial. En lacámara de trituración superior el material se somete al esfuerzo combinado depercusión e impacto por parte de los martillos, a los repetidos choques contra lasplacas del blindaje y a la acción autógena de los fragmentos que, al proyectarse,chocan entre sí. La finura de trituración queda definida por la abertura de paso quequeda entre los martillos y las placas del bindaje. La separación que hay entre lasbarras del emparrillado de salida, al fondo de la máquina, determina el tamañomáximo de las partículas del producto. El emparrillado de salida cierra el rotor enuna arco de entre 120° a 180°, y la abertura de las rejillas son de unos 25-30 mm.con lo que se obtiene un producto con tan solo un 3-5% de partículas de mayor tamaño en la fracción de 25-30 mm. Sin embargo, llegan a emplearse aberturas de40-50 mm. si se requiere alimentar materiales plásticos con humedades de 6-8%.

Los martillos, forjados o fundidos, son intercambiables y alcanzan pesos deentre 30 y 200 kg., de acuerdo a las dimensiones del triturador. La velocidadtangencial de los martillos en rotación varía entre 25-50 m/seg. La velocidad derotación, según el tamaño del triturador, varía entre 250-400 vueltas/min.

El desgaste específico de los martillos es, según la dureza del material, entreCapítulo: 8 Elaboró: JMT/JCA 8/8/95Versión: 1.0 Revisó: EDP 2/16




1.5 y 3.0 gr/ton del material que ha de triturar.La energía requerida por estos trituradores va, de aproximadamente 1 a 2

kWh/ton para los de un rotor, hasta 1.3 a 2 kWh/ton para los de dos rotores.Entre las ventajas de estos equipos es que requieren poco espacio para su

instalación, y tienen un bajo consumo específico de energía. Entre las principalesdesventajas se pueden mencionar que no son aptos para triturar materialeshúmedos o que tiendan a formar lajas; otra desventaja es el desgaste de losmartillos, lo cual aumenta los costos de mantenimiento.

8.1.2 TRITURADOR DE RODILLOSEl desmenuzamiento en el triturador de rodillos (figura 8.2) se basa en que se

consigue triturar el material que se ha de tratar entre dos rodillos rotatorios, y por lapresión que estos ejercen lo trituran. El tamaño del grano final depende de ladistancia entre ambos cilindros. Según el tipo de material que se ha de tratar, lasuperficie de los cilindros trituradores puede ser lisa, con nervaduras o estar provista de dentado. Según la dureza del material, las nervaduras están en ladirección del eje o transversal a éste.

Figura 8.2 Triturador de rodillos.

Los trituradores de rodillos se destinan a la trituración primaria de materialesde dureza media, plásticos, húmedos o abrasivos, tales como margas, pizarras yarcillas. En estos equipos el material alimentado es sometido a compresión y aesfuerzos cortantes al pasar entre dos rodillos que giran en sentido contrario.

La velocidad tangencial aplicada a los rodillos varía entre 5 a 9 m/seg., y lasrelaciones ancho/diámetro de los rodillos es de 0.8 a 1.2. Por ejemplo, un triturador con un par de rodillos (rodillos gemelos), con cilindros de 1.8 m. de diámetro y unaanchura aproximadamente igual, alcanzan producciones de 1,000 a 1,200 ton/hr con un espaciamiento entre rodillos de unos 25 cm., pudiendo recibir material confragmentos de hasta 1.0 m.

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En algunas máquinas con dos ejes, uno de ellos tiene los cojinetes fijos en elchasis, mientras que el otro se apoya en cojinetes que se deslizan sobre carriles. Elrodillo móvil, para un trabajo predeterminado, se fija en la posición más convenientepor medio de pernos con muelles de presión. El montaje móvil permite variar laabertura entre cilindros, mientras que los muelles permiten a los rodillos ceder algocuando, con el material de alimentación, pasan cuerpos extrañosirrompibles.También se hallan máquinas con ambos rodillos deslizantes.

Como regla, cada uno de los rodillos tiene un accionamiento separado. Elconsumo de energía de los trituradores de rodillos es de aproximadamente 0.2 a 0.3kWh/ton.

Entre las ventajas de estos equipos se pueden mencionar su bajo consumode energía y su gran capacidad de producción, pero tienen como desventaja que noson convenientes para desmenuzar materiales que formen lajas.

8.1.3 TRITURADOR DE IMPACTO HORIZONTALLa introducción del triturador de impacto horizontal (figura 8.3) como equipo

para premolienda tiene como objetivo aumentar la capacidad de producción delmolino de bolas existente, con el consecuente ahorro en el consumo específico deenergía.

Figura 8.3 Triturador de impacto horizontal.

El triturador de impacto horizontal consiste de un rotor horizontal montadosobre un eje vertical. El sistema de transmisión es por medio de bandas tipo “V”. El





material entra al triturador por la parte superior por medio de un chute hasta el rotor,dentro del rotor el material es acelerado por medio de la fuerza centrífuga y eslanzado por las aberturas del rotor. El material abandona al rotor a alta velocidad yse desmenuza al impactarse ya sea contra una cama de material, como se muestraen el lado izquierdo de la figura, o al impactarse contra una placa de impacto, comose muestra en el lado derecho de la misma figura. Se cuenta con los dos tipos detrituradores en el mercado. La versión con cama de material tiene la ventaja de unmenor desgaste, y con la versión con placa de impacto se obtiene una mayor eficiencia de trituración.

Debido al impacto, el material es desmenuzado, y abandona el triturador por la parte inferior.

El triturador horizontal solamente tiene dos componentes principales dondepuede esperarse que se presente desgaste: el rotor y las placas de impacto.

La figura 8.4 muestra esquemáticamente el rotor del triturador horizontal.Tiene tres salidas diseñadas de tal forma que una capa de material cubre la parteinterna del rotor, disminuyendo considerablemente el desgaste en esta parte delrotor. Los extremos de salida se fabrican con material resistente al desgaste y vanatornillados al cuerpo principal para facilitar su reemplazo. El desgaste en las placasde impacto depende de su orientación.

Figura 8.4 Rotor del triturador de impacto horizontal.Dependiendo del tamaño del triturador, la velocidad circunferencial del rotor

es de entre 50 a 75 m/seg.El consumo de energía para el triturador de impacto horizontal es de





aproximadamente 3-4 kWh/ton.Entre las principales desventajas de estos equipos se pueden mencionar el

desgaste de las placas de impacto, la temperatura máxima del material con la quepueden trabajar está limitada a unos 150°C, debido a problemas mécanicos con losbaleros del rotor.

8.1.4 PRENSA DE RODILLOSEstos equipos (figura 8.5) operan aplicando el principio de molienda en un

lecho de material, obteniendose los máximos ahorros de energía. Mientras que enun molino de bolas el material está expuesto a fuerzas de compresión y corte, en ellecho de material la fuerza aplicada es primordialmente por compresión. Las fuerzasa compresión generan esfuerzos en las partículas de una magnitud hasta cincoveces mayor que aquellos producidos por la aplicación de fuerzas cortantes.

Además, comprimir una partícula entre dos cuerpos moledores, equivale afracturarla. Comprimir esa misma partícula entre otras dos equivale a fragmentar alas tres partículas. Debido a estos aspectos es que la molienda en la prensa derodillos es más eficiente.

Figura 8.5 Principio de molturación de la prensa de rodillos.

En la prensa de rodillos el material a moler se alimenta por medio de unatolva localizada arriba de la máquina, y es comprimido entre dos rodillos que giranen sentido contrario con una velocidad circunferencial de entre 1.0 y 1.8 m/seg. paraformar una “galleta” compacta (figura 8.6). Dependiendo del comportamiento de





molturación del material y de la presión aplicada, el producto de la prensa puedecontener hasta 40% de finos (<90 P m). Los finos tienen que ser obtenidos por desaglomeración de la “galleta”, la cual también contiene gruesos con una grancantidad de microgrietas y puntos débiles que reducen grandemente el consumo deenergía en las etapas posteriores de molienda.

Rodillo fijo

Reductor planetario

Reductor planetario

Eje cardánico

Figura 8.6 Prensa de rodillos.

Los materiales a moler aceptados por estas máquinas pueden ser: crudopara cemento, clinker, escoria granulada y carbón; su tamaño puede superar, segúnla prensa usada, los 100 mm. Los productos de la prensa puede ser de 0 a 20 mm.,así como muy finos con granulometría inferior a 0.04 mm.

Otro campo de aplicación de la prensa de rodillos es la molturación selectiva.En este caso, si la presión y la abertura entre rodillos están seleccionadoscorrectamente, pueden liberarse con una gran eficiencia partículas específicas(como por ejemplo diamante) de una roca quebradiza.

A pesar de ciertas similitudes con el triturador de rodillos, existen algunasdiferencias fundamentales. Aún cuando se pase una sola vez el material a través dela prensa de rodillos, la relación de reducción obtenida es mucho mayor.La relación longitud/diámetro de los rodillos de la prensa es de 0.4 a 0.7. Unrodillo es fijo, y el otro es móvil. La presión requerida para la molienda se aplica conel rodillo móvil, el cual se adapta constantemente a las características del material,cambiando su posición durante la operación. La presión de molienda, transmitidapor medio de un sistema hidráulico, es de varios miles de kN (5 o más veces mayor que la presión de trabajo requerida por los molinos verticales).

Los rodillos son movidos por motores DC ya sea a velocidad constante o a





velocidad variable. Las unidades de menor capacidad, de hasta 300 kW, sonoperadas por transmisión de bandas tipo “V”. Para equipos más grandes se usa unaflecha o eje cardánico. Un acoplamiento de seguridad evita daños a la máquina por atascamiento de material o cuerpos extraños.

Los rodillos son intercambiables, y un tope evita que entren en contacto.Pueden ser construidos como una sola pieza sólida o como una funda.

El sistema hidráulico comprende los siguientes grupos principales:x Sistema de suministro de aceite que cuenta con bomba de alta presión y filtro.x Sistema hidroneumático con cilindros de alta presión y pistones acumuladores.x Sistema de gas para generar el suministro de presión primaria para los pistones

acumuladores.x Sistema hidráulico de retroceso para abrir los rodillos.x Sistema para medición de posiciones y presiones.

La unidad hidráulica puede estar integrada a la máquina o instalarseseparada en un ambiente libre de polvo.

La duración de los baleros de los rodillos depende en gran medida de unalubricación contínua con lubricantes de alta calidad. La prensa de rodillos cuentacon un sistema de lubricación, el cual es monitoreado en forma automática paraasegurar condiciones óptimas de trabajo.

También se cuenta con un sistema de enfriamiento para remover el calor generado en baleros y reductores.

Entre los principales desventajas de estas máquinas se encuentran los parosno deseados ocasionados por problemas de altos niveles de vibración. Otrasdesventajas son que se requiere un equipo separado para eliminar la humedadpresente en el material de alimentación, y tampoco puede operarse con materialescon altas temperaturas.

8.1.5 MOLINO DE RODILLOSEn el capítulo 7 referente a molinos de rodillos se describe con gran detalle la

operación y construcción de estas máquinas.

8.2 ARREGLOS DE EQUIPOS PARA PREMOLIENDAExiste un sin número de diferentes tipos de arreglos o disposiciones de

máquinas para sistemas de molienda con premolienda. A continuación se explicaránlos arreglos más usados, así como sus ventajas y desventajas.

8.2.1 TRITURADOR DE MARTILLOSCon este equipo pueden presentarse dos arreglos.x Sistema de Molienda Hischman.

En este sistema (figura 8.7) se alimenta directo al separador, eliminando laparte fina antes de alimentarla al molino. Debido a que cierta cantidad de materialse envía como producto terminado, este sistema tiene mejores resultados cuandose compara con sistemas de molienda que no cuentan con unidades depremolienda.





Gases residuales

Alimentación

Finos

Al filtro

Figura 8.7 Sistema de Molienda Hischman.

Estos sistemas son usados principalmente para las materias primas del

crudo de cemento, debido a que el desgaste de los martillos es muy alto al trabajar con materiales abrasivos, como el clinker.x Sistema de Molienda en Tandem.

Este sistema o arreglo consiste en un molino barrido por aire que opera enconjunto con un triturador de martillos (figura 8.8). Las materias primas para crudode cemento de hasta 10 centímetros se alimentan al triturador de martillos, dondeson desmenuzadas, produciendose entre 15-30% de fracciones finas que norequieren más molienda. El material más grueso (entre 0-10 mm.) es arrastrado por la corriente de gases a lo largo del tubo ascendente hasta el separador de aire. Elmaterial rechazado por el separador es alimentado al molino, y el producto delmolino pasa de nuevo al ducto ascendente para cerrar el circuito.

Este sistema tiene la ventaja de aceptar material más húmedo, ya que elducto ascendente puede ser usado como secador si se usan gases calientes. Por otro lado, las desventajas que presenta son, además del desgaste del triturador, unalto consumo eléctrico del ventilador, ya que el material es transportadoneumáticamente.





Molino de martillos

Gases residuales

Alimentación

Molino de tubo

Finos

Al filtro

Figura 8.8 Arreglo de Molienda en Tandem.

8.2.2 TRITURADOR DE IMPACTO HORIZONTALCon el triturador de impacto horizontal es posible tener dos arreglos

principales.x Alimentación del Material Pretriturado al Separador.

Este arreglo se muestra en la figura 8.9. En el lado derecho de la figura sepuede ver un circuito cerrado para molienda de cemento que consiste en un molinode dos compartimentos. El material que sale del molino es transportado por unelevador al separador. El producto terminado se saca del circuito, y el materialgrueso es regresado al molino.

En el lado izquierdo de la figura se muestra la instalación del triturador deimpacto. El material fresco se alimenta al triturador, y el producto de éste setransporta vía un elevador a una criba vibratoria. El material que pasa por la criba sealimenta al elevador principal del circuito de molienda fina. El material que no pasala criba se recircula al triturador de impacto.x Alimentación del Material Pretriturado al Molino. Premolienda preliminar o previa.

Este arreglo se muestra en la figura 8.10, y en él, la alimentación fresca sealimenta al triturador (o mejor aún puede alimentarse a la criba, vía el elevador). Elproducto del triturador se pasa por una criba vibratoria. El material que pasa por lacriba se alimenta al molino, el cual forma parte de un circuito cerrado de moliendatípico. El material grueso que no logra pasar la criba se recircula al triturador.





Criba

Circuito de Premolienda

Alimentación nueva

>3mm0-3mm

Triturador deimpacto

Molino de cemento

Separador

Retornos

Circuito de molienda fina

Productofinal

Criba

Circuito de Premolienda

Alimentación nueva

>3mm

0-3mm

Triturador deimpacto

Molino de cemento

Separador

Retornos

Circuito de molienda fina

Figura 8.9 Sistema de molienda con premolienda con triturador de impacto.

Figura 8.10 Sistema de molienda con premolienda previa o preliminar con untriturador de impacto.

8.2.3 PRENSA DE RODILLOSCapítulo: 8 Elaboró: JMT/JCA 8/8/95Versión: 1.0 Revisó: EDP 11/16




A continuación se presentan los principales arreglos de molienda que usanprensa de rodillos como premolienda.x Molienda Previa.x Molienda Híbrida.x Molienda Combinada.x Molienda Integral.

Molienda previa.En estos tipos de arreglos, el uso de la prensa de rodillos puede incrementar

la producción de plantas existentes hasta en un 40%. El material fresco se alimenta,diréctamente, a la prensa de rodillos, y la torta producida se alimenta al molino debolas, donde se desmenuza y se termina de moler, puede ser en circuito cerrado oen circuito abierto. La figura 8.11 muestra una prensa de rodillos, utilizada comomolienda previa y con algo de material, producto de la prensa, recirculadonuevamente a la prensa.

Tolva TolvaSeparador

Ciclón

Molino de cementopara molienda fina

Molino de rodillos

Figura 8.11 Sistema de molienda previa por medio de prensa de rodillos.

Si se premuele un solo componente de las materias primas, no es necesariouna dosificación especial, la prensa de rodillos puede diseñarse como una unidadde velocidad variable y funcionar así como una unidad de dosificación. Si se han dealimentar varios sistemas de molienda con material pretriturado de una sola prensade rodillos, se hace necesario un almacenamiento intermedio con extraccióndosificada; no se han visto problemas en el almacenamiento, extracción y





dosificación del producto de la prensa a los sistemas de molienda fina. Lapremolienda con prensa de rodillos permite ahorrar hasta un 20% de energía,respecto al consumo total.

Molienda Híbrida.Cuando se trata de incrementar la producción de un sistema de moliendaexistente, en mayor porcentaje de lo que una premolienda o molienda previa escapaz de hacer, la prensa de rodillos puede operarse híbridamente, es decir, unacombinación entre molienda previa y molienda integral (todo el trabajo de moliendase lleva a cabo en la prensa de rodillos). En este caso, parte del material grueso delseparador se divide para alimentar a la prensa de rodillos, junto con material frescoy el resto se alimenta al molino de bolas, así que parte del trabajo de la moliendaintegral se realiza en la prensa de rodillos. En la figura 8.12 se muestra un arreglode molienda híbrida con la característica del retorno en la prensa de rodillos, laparte de los extremos de la torta producida por los rodillos es la que se retorna parasu remolienda.

Tolva Separador

Ciclón

Molinoderodillos


Figura 8.12 Sistema de molienda híbrida por medio de prensa de rodillos.

Este modo de operación también es conveniente si el material fresco no esbien agarrado por los cilindros de la prensa. La adición del material rechazado por elseparador mejora las condiciones de agarre, de tal forma que permite moler material más grueso en la prensa de rodillos con el correspondiente ahorro de





energía. La producción puede incrementarse entre un 50-70%, mientras que elahorro de energía se encuentra entre 20-30%.

Molienda combinada.La molienda combinada se selecciona cuando no es posible obtener elincremento de producción requerido con el sistema de molienda híbrido o cuando

debido a la reactividad del clinker no es posible usar el sistema de molienda integral.En este caso, se muele el material en la prensa de rodillos en circuito cerrado, hastaobtener entre 60-80% de la finura final del producto.

Tolva Separador Ciclón

Molinoderodillos

Separador

Ciclón


Figura 8.13 Sistema de molienda combinada por medio de prensa de rodillos.

Las tortas producidas por la prensa, pasan a un desaglomerador integrado alseparador de alta eficiencia donde se clasifica el material en finos y gruesos,evitando así, que material fino entre a la prensa de rodillos. Los gruesos sonrecirculados a la prensa de rodillos y los finos se alimentan al molino, el cual puedeser operado en circuito abierto o en circuito cerrado. Al alimentar el molino con unmaterial de un tamaño definido, la carga de bolas puede ajustarse de forma óptima.Otro beneficio de este arreglo es la producción de cementos muy finos conseparadores ineficientes, es decir, de primera generación. La figura 8.13 muestra unarreglo de molienda combinada, cuya caracteristica es que el molino de bolastrabaja en circuito cerrado, sin embargo, se deja abierta la posibilidad de operarloen circuito abierto, sin separador.

Molienda final.La configuración más avanzada de la prensa de rodillos es aquella en la cual

opera sin un molino de bolas. Las características del sistema son:Capítulo: 8 Elaboró: JMT/JCA 8/8/95Versión: 1.0 Revisó: EDP 14/16




x Los productos acabados son producidos enteramente en una prensa de rodillos.x Los rechazos del separador son reciclados hacia la prensa de rodillos.

La molienda final con prensa de rodillos encierra el sistema con mayor ahorrode energía sin exepción. Debido al poco tiempo de residencia del material en elsistema la prensa de rodillos produce un material con una distribución de partículasmás estrecha. Debido a esto los cementos producidos en estos sistemas puedendemandar una cantidad excesiva de agua.

8.3 OPTIMIZACIÓN DE LAS PRENSAS DE RODILLOSPrimeramente describiremos las diferencias entre la molienda de partículas

en una prensa de rodillos y la molienda convencional realizada en un molino debolas. Cualquier tipo de molino de bolas somete a la alimentación a fuerzas deimpacto o atricción las cuales son transmitidas por las superficies de los cuerposmoledores a cada partícula individual.

Contrario a la molienda individual de las partículas, el principio de moliendainterparticular, basado en la patente del doctor Sch ö ner, ejerce una presión sobrelas partículas por diferentes lados. Tomando esto como base describiremos losfactores que afectan el trabajo de la prensa de rodillos.

x Alimentación muy aereadaEn la molienda combinada o la molienda híbrida los retornos del separador

son regresados a la prensa, si estos se transportan en un deslizador y se depositanen la parte inferior de la tolva, la prensa de rodillos puede vibrar al no tener tiempoel material de compactarse y liberar el aire. La mezcla del material es importantepara la estabilidad del molino

x Granulometría del material (Tamaño máximo).Parte de la alimentación a la prensa rodillos puede exceder el tamaño de

aberturas entre los rodillos. Estas partículas serán pretrituradas en la secciónsuperior a los rodillos por las partículas que están siendo arrastradas. El materialtriturado es ahora mas pequeño que la abertura entre los rodillos y pueden ser reducidos por compresión entre el material y los rodillos al pasar por estos.Basándose en la experiencia con rodillos donde se prensan partículasindividualmente, el tamaño máximo no deberá exceder 3.5 - 4 veces la abertura delos rodillos.

x La granulometría de la alimentación fresca.Debido a las variaciones granulométricas propias del clinker y debido algunas

producidas por segregación en las tolvas, la compactabilidad del clínker es variabley en consecuencia el rodillo móvil se desplaza acercándose o separándose del fijopara lograr la compactación correspondiente a la presión de trabajo. Cuando ladistribución granulométrica es tal que el clinker está formado por mezcla de nódulosgruesos > 30 mm y polvo fino, se producen oscilaciones del rodillo móvil de alta





frecuencia y gran amplitud. El rodillo móvil pasa de una separación de 40 mm a laseparación mínima de 20 mm de forma prácticamente instantánea, provocando ungran impacto contra los topes mecánicos. Este impacto produce vibracionespuntuales muy fuertes. La solución a estos problemas es la reducción de lavelocidad periférica de los rodillos a costa de reducir la capacidad de la prensa.

x Galleta recirculada.Esto tiene un efecto de aumentar la densidad de la alimentación lo que

modera las fluctuaciones de consumo de energía y las oscilaciones que resultan deun cambio en molturabilidad de las partículas y su distribución granulométricas.También tiene un efecto de disminución de aire en la alimentación lo que disminuyeen cierto grado la eficiencia de molienda pero trae ventajas de estabilidad deoperación.


Cap 8 Premolienda

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