Informe de Laboratorio

Universidad de Santiago de Chile Laboratorio de Mineralurgia

Determinación del índice de molienda

Introducción

En la mayoría de los procesos en los que se utilizan sólidos granulares como materia prima, es necesario llevar a cabo, como paso previo al propio proceso una etapa, de acondicionamiento al tamaño requerido por el proceso de trituración y molienda.

Esta etapa se lleva a cabo utilizando diversos tipos de trituradoras, chancadoras y molinos cuyas características dependen, fundamentalmente, del tipo de sólido y del tamaño de partícula inicial y final del mismo.

Existen diversas teorías sobre la reducción de tamaño de materiales sólidos, entre ellas, la que da resultados más concordantes es la de Bond. Esta teoría, basada en un método semi empírico, que propone que el trabajo requerido para reducir a un tamaño dado un sólido es prácticamente infinito, es proporcional a la raíz cuadrada de la relación superficie- volumen.

Los molinos de Bond son un cilindro metálico cuyas paredes están reforzadas con material fabricado en aleaciones de acero al manganeso; estas molduras van apernadas al casco del molino y se sustituyen cuando se gastan. El molino gira y la molienda se realiza por efecto de las bolas de acero al cromo o manganeso que, al girar con el molino, son retenidas por las ondulaciones de las molduras y la fuerza centrifuga, hasta una altura determinada, desde donde por efecto de un movimiento llamado catarata, y por fuerza de choque o impacto, estas caen bruscamente, de manera tal que rompen o pulverizan las partículas de material mineralizado mezclado con agua que se encuentran dentro del molino.

Carlos Martínez Cuevas Página 1


Objetivos específicos

Determinar la cantidad de “producto” que se ha “producido”, bajo una cierta malla llamada “malla de Corte” por cada revolución o vuelta del molino.

Determinar el índice de trabajo, Work index.

Objetivos Generales

Aplicación de los instrumentos de laboratorio de mineralurgía.

Utilización del método del molino de Bond.

Aprendizaje de interpretación de resultados de laboratorio.

Utilización de recursos gráficos para el análisis de resultados de laboratorio



Instrumentos o materiales utilizados

Molino de bolas: se entiende por molienda a la etapa en que se entrega un producto que pasa fácilmente por un tamiz de prueba con malla de 1 mm2 de sección.

La molienda puede ser húmeda o seca según sea el proceso y el producto que se desea obtener, por ejemplo la molienda húmeda se aplica al proceso de extracción del cobre, y la molienda seca se aplica a los procesos de obtención del cemento. Los molinos son máquinas cilíndricas, los más usados y entre ellos se encuentran los de bolas y los de barras.

El “MOLINO DE BOLAS” consiste en un cilindro metálico cuyas paredes están reforzadas por corazas onduladas fabricadas de aleaciones especiales de acero al manganeso. Estas molduras van apernadas al casco del molino y se sustituyen cuando se gastan, el molino gira en el mismo sentido que las bolas de acero al cromo o manganeso que, al girar con el molino son retenidas por las ondulaciones de las molduras a una altura determinada, desde donde caen pulverizando al material.

La molienda en este caso se produce por la acción de las bolas de acero al cromo ó manganeso, de dimensiones que varían entre 2 ½ pulgadas hasta por sobre las 5 pulgadas, las que pulverizan por fuerza de impacto al mineral mezclado con agua, el movimiento que realizan las bola de cromo o manganeso se denomina catarata.

Datos técnicos

Principio de operación Impacto

Tamaño máximo de alimentación

30 -10 mm

Fineza final 150 -100 µm

Capacidad 4 x 225 ml, 4 x 125 ml o 8 x 30 ml

Aplicaciones Molienda fina y rápida de muestras secas o en suspensión Mezcla y homogenización de emulsiones y pastas

Carga de bolas: desde 1,5” hasta 0.5”, distribuidas en la forma que se indica y conformando un peso total de 22 kilos.

Diámetro

Nº de bolas

1.5’’ 401.25’’ 701.00’’ 100.75’’ 700.5’’ 90

Otros instrumentos:



Serie de tamices Malla Tyler; Probeta graduada, de un litro de capacidad; Paño de rolea;, cuarteadores; RoTap o Tamizador; Brocha (s) para limpieza; balanza de precisión.

PROCEDIMIENTO

1.- Desde una muestra representativa inicial, reducir de tamaño y conseguir por roleos y cuarteos sucesivos una muestra de bond de aproximadamente 10 Kg.

2.- Desde esta muestra “Global”, muestrear y realizar el análisis granulométrico de la alimentación, para ello tamizar por 20 minutos en las mallas 10,14, 20, 28, 35, 48, 65, 100, 150 mallas.

3.- Devolver el material tamizado en el punto anterior a la muestra original, roleando bien para lograr una mezcla totalmente homogénea.

4.- Cuartear la muestra global y dividirla en 10 porciones para evitar la segregación de finos y/o gruesos en la misma.

5.- Usar alguno de los décimos anteriores para medir, en una probeta graduada de un litro, un volumen de muestra compactada de 700 cc y pesar este volumen.

6.- Colocar la muestra de los 700 cc, pesados, en el molino, seco, con las bolas detalladas en su interior , cerrar herméticamente para evitar pérdidas y dar 100 vueltas al molino, Usar para ello el contador de vueltas del molino. Definir la Malla de corte a ser usada, Valor muy frecuente es la Malla 100.-Tyler.

7.- Tras las 100 vueltas, detener el molino, abrir y cuidadosamente retirar el mineral entre las bolas cuidando de no perder muestra. Determinar, por análisis granulométrico, el porcentaje de material bajo la malla de corte que se logró tras los 100 vueltas, tanto en valor absoluto como el incremental, dado que se conocía cuanto -100# había originalmente en la muestra.

8.- Anotar cuidadosamente los datos del punto anterior y hacer los cálculos según el Apéndice B, para la determinación del próximo período y del nuevo número de revoluciones que deberá dar el molino.

9.- Devolver el material +100 mallas al molino, pesar el material BAJO 100 mallas y tras adecuado muestreo de alguno de los décimos guardados en punto 4, reemplazar el peso -100 Mallas por material fresco. (Nota : Del peso nuevo que se agrega se conoce la fracción de material que está bajo 100 mallas por el análisis granulométrico de la alimentación global , realizado esto en el punto 2.)

10.- Repetir por los ciclos que sean necesarios hasta que el peso del material -100 mallas (Material bajo malla de corte) que se ha ido produciendo por revolución, se mantenga constante o sufra una inversión en la tendencia que presenta.

11.- Esta condición se presentará tras al menos 6 ciclos.

12.- Cuando se cumpla 10.-, realizar el análisis granulométrico del producto del último ciclo (Análisis de los finos bajo 100 mallas...).



13- Calcular el Índice de Bond de acuerdo a la fórmula de Fred Bond.

W . I .=44 .5

P10 .23

∗Gbp0.82

∗(10√P80−10√F 80 )

Donde:

W.I = Work Index, Kwhr/ton.

P1 = Abertura de la “Malla de Corte” en circuito cerrado de molienda (149 M).

Gbp= Índice de moliendabilidad del material para la malla de corte considerada. Se calcula como el valor promedio obtenido de los últimos 2 períodos y se expresa como Gramos/Revolución.

P80 = Malla media por la cual pasa el 80% del producto final. El producto final corresponde a la fracción de bajo 100 mallas que se elimina del circuito de molienda - clasificación y se expresa en micrones.

F80 = Malla media por la cual pasa el 80% de la alimentación fresca, se expresa en micrones.

P80 = Para este caso, tamaño 80% pasante del producto final. El producto final corresponde a la fracción de bajo 100 mallas que se elimina del circuito de molienda - clasificación y se expresa en micrones.

Los valores de F80 y P80 son determinados desde los análisis granulométricos del producto final y alimentación fresca, respectivamente, usando un gráfico log-log si ello fuese necesario.



Resultados

De la muestra de mineral de la alimentación se obtuvieron los siguientes resultados del análisis granulométrico.

Malla Abertura Peso retenido

Fi Fo Fu

(um) (gr) (%) (%) (%)14 1160 55.4 19.10 19.10 80.9020 833 46.7 16.10 35.21 64.7928 585 35.3 12.17 47.38 52.6235 417 27.4 9.45 56.83 43.1748 295 21.2 7.31 64.14 35.8665 210 18.7 6.45 70.59 29.41-65 85.3 29.41

suma 290 100.00

Ajuste de Schumann para el material que ingresa al molino.

x y x*y x^23.0791812

461.9079300

15.874862305 9.4813571

462.9294189

261.8115287

825.306726699 8.5814952

422.7781512

51.7211565

364.781633182 7.7181243

72.6283889

31.6352063

314.297958219 6.9084283

682.4771212

551.5546353

413.851020248 6.1361297

112.3263358

611.4685510

333.416342932 5.4118385

38suma 16.218597

4710.099008

0327.52854358 44.237373

37



2 40

0.4

0.8

1.2

1.6

2

f(x) = 0.579303023071707 x + 0.117254248390092R² = 0.999054276093994

Gráfico distribucion granulométricaSchuman

LOG (ABERTURA)

Y=

LO

G(L

N(1

00/%

FO

)

m 0.579303023

b 0.117254248log80=mx+b X 3.082731606F80=10^x F80 1209.850215

De la muestra de mineral del producto, que entrega el molino se obtuvo la siguiente granulometría.

Malla Abertura Peso retenido

Fi Fo Fu

(um) (gr) (%) (%) (%)100 147 23.4 23.40 23.40 76.60150 105 17.8 17.80 41.20 58.80200 74 12.8 12.80 54.00 46.00270 53 7.5 7.50 61.50 38.50325 44 2.1 2.10 63.60 36.40-325 36.4 36.40suma 100 100.00

Ajuste de Schumann para el material que sale del molino.

x y x*y x^22.167317

331.884228

774.083721

684.697264

432.021189

31.769377

333.576246

524.085206

181.869231

721.662757

833.108079

683.494027

221.724275

871.585460

732.733771

682.973127

271.643452

681.561101

382.565596

252.700936

7suma 9.425466

98.462926

0416.06741

5817.95056

18



0 2 41.6

1.8

2

f(x) = 0.677326793530896 x + 0.407714478980217R² = 0.993180612112117

Gráfico distribucion granulométrica Schuman

LOG (ABERTURA)

Y=

LO

G(L

N(1

00/%

FO

)

m 0.909620427b -0.027667796

log80=mx+b

X 2.122597213

D80=10^X D80 132.6163935

Resultados de la molienda en los dos periodos realizados en laboratorio.

1º ciclo

2º ciclo

(+Mc)

alimentacion (gr)

667 601

(-Mc) Carga Circ (gr) 472 538Mc correg 471.8 538

alimentación inicial 1138.5%bajo la malla de

corte29.41 29.41

fino deseado 325.286

325.286

alimentacion MC (cicli1)

334.876

alimentacion Mc (ciclo2)

138.774

produccion molino 136.92 399.03Gbp 1.44 3.08

Nº de revoluciones 95 129carga circulante 141.31 111.70

Nº ciclos

Nº revol

alimMc ciclo

(+Mc) (-Mc) produccion

Gbp CC



1 95 334.876 667 471.80 136.92 1.44 141.31

2 129 138.774 601 537.80 399.03 3.08 111.70

3 54 158.187

Resultados finales del molino de Bond.

F80 1173.2768D80 132.6164P100 212Gbp 3.08Wi 8.94Wi corr. K1 1.3

K2 1K3 1K4 1K5 1K6 1K7 1.0173399

28K8 1

Wi corr. (Kwb x tc) 11.82910376

W 6.8185205 0.272785763

Tb 97.93938 LbTb 0.04896969 TcB 1.148459655 2Ss 0.925Kwb 5.570502134Hp motor 10.39487039

Conclusión

El desarrollo de esta experiencia de laboratorio fue satisfactorio, se logró realizar una breve demostración de la metodología para calcular los índices de molienda en laboratorio que permiten dimensionar los equipos necesarios, a una escala real, que permiten realizar la molienda de acuerdo a las características de cada mineral a tratar.

Los objetivos propuesto se cumplieron, debido al poco tiempo para realizar la experiencia se calculó con solo dos ciclos, lo que en la práctica no es adecuado, pero sirve para comprender y analizar el formulismo y la metodología del molino de Bond, el resultado obtenido indica que son necesario 11.83 Kwh por tonelada corta para pasar las partículas del mineral de un F80 de 1173.28 micras a un D80 de 132.62 micras.


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