UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE

MATERIALES

TESIS:

PRESENTADO POR:

QUISPE BAUTISTA EDINSON RAUL

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES

HUANCAYO – NOVIEMBRE2015

“INSTALACIÓN DE UNA ZARANDA VIBRATORIA EN LA PLANTA FERROQUIMICA, PARA MEJORAR LA EFICIENCIA DE CHANCADO Y

LA RECUPERACIÓN DE FINOS”

I. ANTECEDENTES

La zaranda vibratoria forma parte del circuito de chancado de la mayoría

de las plantas concentradoras en el país, por tal motivo su implementación

es de mayor importancia para la mejora y la efectividad en el resto del

proceso metalúrgico. Como ya es sabido en el circuito de chancado es

donde el consumió de energía es generalmente mayor a toda la planta.

Por lo tanto requiere mejorar la eficiencia y disminuir el gasto de energía

por ende el gasto económico. La instalación de una zaranda vibratoria en

el circuito de chancado de la planta hidrometalúrgico de FERROQUIMICA

S.A.C. requiero de un estudio ya que los minerales provenientes de mina

contiene alto contenido de finos esto hace las chancadora disminuye su

eficiencia. El trabajo consistirá en realizar los estudios correspondientes

para determinar los beneficios de la instalación de una zaranda vibratoria

con un diseño adecuado para el mineral tratado en la empresa

FERROQUIMICA S.A.C.

ALIMENTACIÓN

SOBRE TAMAÑO

TAMAÑO INTERMEDIO

BAJO TAMAÑO

II. FUNDAMENTOS DE PROCESO

2.1 DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS ZARANDA

2.1.1 ZARANDEARzarandeado se denomina a la operación unitaria que permite

separar un volumen de mineral en dos o más flujos en base a su

tamaño, mediante la formación de un lecho de partículas de

mineral que se desplaza con movimiento vibratorio vertical sobre

una superficie perforada.

Idealmente se supone que todas aquellas partículas que tengan

un tamaño superior al de la superficie separadora quedarán

retenidas, en tanto que las partículas menores pasarán a través

de dicha superficie. Sin embargo esto dependerá de la eficiencia

de clasificación. El material retenido en la malla se denomina

sobre tamaño (OVERSIZE) mientras que el material que pasa a

través de las aberturas se denomina bajo tamaño (UNDERSIZE). En el caso que existan dos superficies

separadoras, el tamaño que pasa la primera superficie y queda

retenida en la segunda se denomina tamaño intermedio

El proceso de zarandeado se utiliza generalmente para

separación de tamaño en conjunto con operaciones de

chancado. Sus objetivos pueden ser:

Impedir que el material que no ha sido chancado lo

suficiente pase a otra etapa de reducción (sobre tamaño)

Preparar material con un rango estrecho de tamaño para

alimentar ciertos procesos de concentración.

Extraer desde la alimentación a un chancador aquel

material que ya cumple con las especificaciones del

producto, de modo de aumentar la capacidad y eficiencia de la máquina.

Separar el material en una serie de productos finales de

tamaño específico.

2.1.2 CONDICIONES PARA QUE EXISTA ZARABDEADOa) ESTRATIFICACIÓN

Para que exista zarandeado es preciso que exista

movimiento relativo de las partículas y la superficie de

zarandeado de modo que se produzca agitación en el

lecho del material generando un fenómeno denominado

estratificación, según el cual las partículas más gruesas se

trasladan a la parte superior del lecho y las más finas a la

parte inferior. Este fenómeno se muestra en la figura

siguiente:

ALIMENTACIÓN

PARTÍCULAS GRUESAS

PARTÍCULAS FINAS

A B C D

En la figura se distingue tres zonas:

A-B: La vibración de la superficie de zarandeado

provoca el comienzo de la estratificación

B: Máxima estratificación

B-C: Máxima remoción de finos por el alto porcentaje

de finos en la superficie de zarandeado

C-D: Remoción de tamaños cercanos a la abertura

gracias a la mayor frecuencia de contacto con la

superficie de harneado.

Los factores que influyen en el proceso de estratificación se

muestran en la tabla siguiente:

Parámetro > Estratificación < Estratificación

Flujo alimentación A menor flujo A mayor flujo

Altura lecho mineral A menor altura lecho A mayor altura lecho

Ángulo inclinación

Harnero

A menor ángulo

inclinación

A mayor ángulo

inclinación

Amplitud vibración A mayor amplitud A menor amplitud

Frecuencia vibración A mayor frecuencia A menor frecuencia

Tipo zarandeado Zarandeado en

húmedo

zarandeado en seco

b) PROBABILIDAD DE ZARANDEADO

La probabilidad zarandeado de es la posibilidad que tienen

las partículas de ser clasificadas. Sin embargo, no basta

con que las partículas sean más pequeñas que las

aberturas de la superficie zarandeada en general depende

de varios factores:

FACTOR

Tamaño partícula

Las partículas de tamaño menor que las

aberturas tendrán mayor posibilidad de

pasar a través de ellas

Área abierta

Las superficies de zarandeado que

presenten mayor área abierta, dada por el

tamaño y forma de las aberturas, brindarán

mayor posibilidad para que las partículas

enfrenten la abertura y no los alambres o

paneles de la malla (área cerrada)

Frecuencia

Las partículas que enfrenten la superficie

zarandeado de una mayor cantidad de

veces tendrán mayor posibilidad de ser

clasificadas.

Forma partículas

Para partículas elongadas o lajadas, la

posibilidad de pasar a través de las

aberturas de la superficie de clasificación

depende de la orientación con que

enfrenten dicha superficie

Estratificación

Si la estratificación es deficiente las

partículas de tamaño menor que las

aberturas tendrán menor posibilidad de

enfrentar la superficie zarandeado por

ende, pasar a través de ella.

A2

C1

A1

A3

C2A2

B2B1 B1

C3

Probabilidad zarandeado de acuerdo a orden de factor

Partícu

la

Tamaño

Partícula

Área

Enfrentad

a

Orientaci

ón

partícula

Estratifica

ción

Global

A1 Alta -- -- Baja BajaA2 Alta Alta Alta Alta AltaA3 Alta Baja Alta Alta BajaB1 Baja -- -- -- BajaB2 Baja -- -- -- BajaC1 Mediana Baja Baja Alta BajaC2 Mediana Alta Alta Alta AltaC3 Mediana -- -- Baja Baja

Por lo tanto, la longitud de la superficie en la dirección del

movimiento relativo debe ser lo suficiente para dar tiempo a que

todas las partículas entren en contacto con la superficie de

separación un gran número de veces.

2.1.3 ALTURA DE LECHO

La altura de lecho es el espesor que alcanza el volumen de

mineral a lo largo del zarandeado. Para que el proceso sea

eficiente la altura del lecho en el extremo de descarga del no

debe superar cuatro veces la abertura de la malla.

2.1.4 ÁNGULO DE INCLINACIÓN

El ángulo de inclinación de la zaranda es el ángulo formado por

la superficie de la zaranda y la línea del horizonte.

= Ángulo Inclinación

La operación de la zaranda puede ser horizontal o inclinado,

existiendo equipos que varían su ángulo de inclinación a lo largo

de la superficie.

En general, la capacidad de la zaranda aumenta con el grado de

inclinación pero disminuye la eficiencia de clasificación.

AlimentaciónTotal = 100 tph< 1" = 70 tph

Bajo tamañoTotal = 63 tph (< 1")

Sobre tamañoTotal = 37 tph

EficienciaE = 63/ 70 = 90%

1"

HARNERO HORIZONTAL•Menor Capacidad•Mayor Eficiencia

HARNERO INCLINADO• Mayor Capacidad• Menor Eficiencia

2.1.5 EFICIENCIA DE CLASIFICACIÓN

La eficiencia de clasificación es el porcentaje de la alimentación

de partículas de tamaño menor que la abertura de la zaranda

que pasan a través de él.

Una baja eficiencia es el resultado de una pobre estratificación

del mineral sobre la zaranda y de una baja probabilidad de

zarandeado

Los factores que influyen en la eficiencia de clasificación son:

Parámetro > Eficiencia < Eficiencia

Flujo alimentación A menor flujo A mayor flujo

Altura lecho mineral A menor altura lecho A mayor altura lecho

Ángulo inclinaciónA menor ángulo

inclinación

A mayor ángulo

inclinación

Area AbiertaA mayor área

abierta

A menor área

abierta

Frecuencia vibración A mayor frecuencia A menor frecuencia

Tipo zarandeadozarandeado en

húmedozarandeado en seco

2.1.6 TIPOS DE MALLAS Y CONCEPTOS DE ÁREA ABIERTA Y VIDA ÚTIL

TIPOS DE MALLAS: Los tres tipos básicos de mallas son:

mallas entretejidas, placas perforadas y barras de diferente

perfil:

TI PO I : MALLAS ENTRETEJ I DAS

TI PO I I : PLACAS PERFORADAS (Metal, Goma, Poliuretano)

TI PO I I I : BARRAS DE DI FERENTE PERFI L

En general, las barras son utilizadas en etapas de zarandeado

primarias, esto es, para material grueso, mientras que las placas

y mallas de acero son utilizados para etapas intermedias y

zarandeado fino.

AREA ABIERTA: Corresponde a la superficie libre de la

zaranda, esto es, el área de la superficie menos el área ocupada

por los alambres, perfiles o placas. En general los mayores

valores de área abierta la presentan las mallas de alambre

puesto que en este caso el grosor de los alambres permite que

gran parte del área de la zaranda sea libre.

El área abierta es un concepto que está fuertemente relacionado

con la capacidad de la zaranda debido a que una misma

superficie presenta distintas capacidades de procesamiento para

un mismo mineral, en función del área que efectivamente

tendrán las partículas para pasar a través de la zaranda.

VIDA ÚTIL MALLA: Corresponde a la duración estimada de la

superficie de la zaranda. En general, las placas perforadas

tienen una vida útil muy superior a las mallas de acero.

ELECCIÓN DE MATERIAL DE SUPERFICIE DE LA ZARANDA Depende de

Granulometría de alimentación.

Características de mineral: Abrasividad, forma, dureza,

humedad.

Capacidad requerida (área abierta).

Costos de Operación: vida útil malla.

2.1.7 TIPOS DE ZARANDAS

En general las zarandas comerciales se dividen en harneros

planos y harneros de ángulo variable o harneros tipo banana. En

el primer caso, puede variar la inclinación desde 0º hasta

alrededor de 45º, en el caso de los harneros de alta frecuencia.

En el segundo caso, la inclinación varía a lo largo del harnero

existiendo una primera zona de alta pendiente que puede llegar

a los 35º y una zona final que puede ser horizontal. Ambos tipos

de equipos se confeccionan en una o más bandejas.

a) Harneros Planos

b) Harneros Bananas

Los harneros banana tienen la particularidad de variar el ángulo

de inclinación a lo largo de la superficie de harneado

comenzando con alta inclinación en la zona de alimentación para

llegar a una baja inclinación en la zona de descarga.

En general, los harneros banana presentan una capacidad

superior a la de un harnero plano de igual área. Sin embargo, si

se observa la figura siguiente se puede verificar esta situación

para operaciones que presenten sobre 30% de producto bajo el

tamaño de corte del harnero. La figura muestra además que a

medida que aumenta el contenido de bajo tamaño en la

alimentación se hace mayor la diferencia de capacidad entre el

harnero banana y el de superficie plana pudiendo llegar hasta un

70% más de capacidad, considerando equipos de igual área.