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CURSO DE MOLIENDAPrimera Parte
2013
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Objetivo del proceso
El objetivo del proceso de molienda es la reduccin del
tamao de las partculas provenientes desde el proceso
de chancado, con la finalidad de producir un tamao de
partcula que permita la liberacin de la especie de inters
en partculas individuales, las cuales puedan ser
recuperadas en el posterior proceso de flotacin.
INTRODUCCIN
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Chancado
MOLIENDA
Flotacin
Espesamiento yFiltracin
Concentrado
Mina
Fundicin
Figura N 1 Ubicacin del proceso de molienda en el diagramageneral de la lnea sulfuro
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La molienda se realiza utilizando grandes equiposgiratorios o molinos de forma cilndrica, en dos formas
diferentes: molienda convencional o molienda SAG
(molienda semi autgena).
En esta etapa, al material mineralizado se le agregan
agua en cantidades suficientes para formar un fluido
lechoso y los reactivos necesarios para realizar el proceso
siguiente que es la flotacin.
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Figura N 2 Tipos de molienda
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Siguiendo la clasificacin mostrada en la Figura N 2 cabe
destacar que las alternativas de molienda convencional y
molienda SAG, son las ms ampliamente desarrolladas en
la industria, en desmedro de la molienda AG (moliendaautgena). Adems, se puede agregar que, la molienda
SAG hoy en da saca ventajas como la configuracin de
molienda ms desarrollada y utilizada.
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Molienda convencional
Como se puede apreciar en la Figura N 3 en la molienda
convencional, el producto obtenido en la etapa terciaria de
chancado ingresa a la molienda de barras.
La descarga de esta primera etapa de molienda, es
dirigida hacia cajones de descarga desde donde es
bombeada hacia la etapa de clasificacin.
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Figura N 3 Etapas del proceso de chancado-molienda convencional
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La clasificacin es realizada en hidrociclones en donde el
overflow o el flujo rebose avanza en la lnea de beneficio
representando la alimentacin al proceso de flotacin, y el
underflow o flujo de descarga se dirige hacia la segundaetapa de molienda consistente en la molienda de bolas.
La descarga de esta molienda, tambin llamada molienda
fina, es enviada a cajones de descarga unindose a la
descarga de la molienda de barras, siendo bombeadas
nuevamente hacia los hidrociclones.
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Molienda SAG
La Figura N 4 muestra claramente la funcin que cumple
la molienda SAG, en el proceso de conminucin global.
En este tipo de molienda, el molino SAG reemplaza a lamolienda de barras, en el proceso de molienda
propiamente tal, pero adems, reemplaza a las etapas de
chancado secundario y terciario.
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Figura N 4 Etapas del proceso chancado-molienda SAG
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Al igual que en la molienda convencional la descarga delmolino SAG es bombeada hacia la etapa de clasificacin,
retornando el underflow de los hidrociclones hacia la
molienda fina de bolas.
Cabe destacar que la operacin de los molinos SAG,
comnmente van asociada con un proceso de chancado
de pebbles (tamao caracterstico de partcula que acta
como de dureza mayor al resto)
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Como se ha dicho anteriormente, la liberacin de especies
minerales, etapa previa a la concentracin, es sin lugar a
dudas el proceso unitario de mayor relevancia prctica en
todo circuito de beneficio, por cuanto demanda la principalInversin de capital, incide fuertemente en los costos
unitarios y determina en gran medida la rentabilidad de la
operacin.
En el proceso de molienda las partculas se reducen de
tamao por una combinacin de impacto y abrasin ya
sea en seco o como una suspensin en agua (pulpa).
FUNDAMENTO DEL PROCESO
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Impacto: Ocurre cuando la energa aplicada est sobre-excedida de aquella necesaria para fracturar la partcula.
El resultado es un gran nmero de partculas con un
amplio rango de tamaos.
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Abrasin: Ocurre cuando la energa aplicada esinsuficiente para causar fractura significativa en la
partcula. En este caso, ocurren tensiones localizadas
resultando fracturas en reas superficiales pequeas,
dando como resultado una distribucin de partculas.
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Molinos
La molienda se realiza en molinos de forma cilndrica que
giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una
carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como
medios de molienda, los cuales estn libres para
moverse a medida que el molino gira produciendo la
conminucin de las partculas de mena.
En el proceso de molienda partculas de 5 a 250 mm sonreducidas en tamao a 10 - 300 micrones,
aproximadamente, dependiendo del tipo de operacin que
se realice.
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El propsito de la operacin de molienda es ejercer uncontrol estrecho en el tamao del producto y, por esta
razn frecuentemente se dice que una molienda correcta
es la clave de una buena recuperacin de la especie til.
Es importante destacar que una buena molienda es vital
para el buen desarrollo de la etapa de flotacin y que
adems, es la operacin ms intensiva en energa del
procesamiento del mineral, por lo que se deben dejar en
claro dos tipos de circuitos que se presentan en esteproceso
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Submolienda: Una submolienda de la mena resultar en
un producto que es demasiado grueso, con un grado deliberacin demasiado bajo para separacin econmica
obtenindose una recuperacin y una razn de
enriquecimiento bajo en la etapa de concentracin
(flotacin).
Sobremolienda: Una sobremolienda innecesaria reduceel tamao de partcula del constituyente mayoritario
(generalmente la ganga) y puede reducir el tamao de
partcula del componente minoritario (generalmente el
mineral valioso) bajo el tamao requerido para la
separacin ms eficiente. Adems se pierde mucha
energa, que es cara, en el proceso
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Movimiento de la carga en los molinos
Una caracterstica distintiva de los molinos rotatorios es el
uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados
con relacin a las partculas de mena pero pequeas con
relacin al volumen del molino, y que ocupan menos de la
mitad del volumen del molino.
Cuando el molino gira, los medios de molienda son
elevados en el lado ascendente del molino cayendo encascada y en catarata sobre la superficie libre de los otros
cuerpos, alrededor de una zona muerta donde ocurre
poco movimiento hasta el piede la carga del molino.
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Movimiento de la carga en un molino con movimiento horizontal
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Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los
medios de molienda en un molino rotatorio:
a) Rotacin alrededor de su propio eje,
b) Cada en cascada, donde los medios bajan rodando
por la superficie de los otros cuerpos y
c) Cada en catarata que corresponde a la cada libre de
los medios de molienda sobre el piede la carga.
La magnitud del elevamiento que sufren los medios de
molienda depende de la velocidad de rotacin del
molino y del tipo de revestimiento del molino.
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A velocidades relativamente bajas, los medios de
molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la
conminucin que ocurre es principalmente abrasiva.
Esta cada en cascada produce molienda ms fina, con
gran produccin de polvo y aumento del desgaste del
revestimiento.
A velocidades mayores los cuerpos de molienda son
proyectados sobre la carga para describir una serie deparbolas antes de aterrizar en el piede la carga.
Esta cada en catarata produce conminucin por impacto y
un producto ms grueso con menos desgaste del
revestimiento.
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La velocidad crtica del molino es la velocidad mnima a la
cual la capa exterior de medios de molienda se adhiere a
la superficie interior del cilindro debido a la fuerzacentrfuga.
A esta velocidad la fuerza centrfuga es justo balanceada
por el peso de los medios de molienda. Normalmente elrango de trabajo es entre 70 a 80% de la velocidad crtica.
En otras palabras, la velocidad crtica es la velocidad del
molino a la que la fuerza centrfuga mantiene todo el
material en las paredes del molino y evita la accin decada en catarata y cascada que se requiere para la
molienda.
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Estructuralmente cada tipo de molino consiste de un
casco cilndrico, con revestimientos renovables y una
carga de medios de molienda. El tambor es soportado enmuones huecos fijos a las paredes laterales de modo
que puede girar en torno a su eje.
El dimetro del molino determina la presin que puede
ejercer el medio en las partculas de menay, en general,
mientras mayor es el tamao de la alimentacin mayor
necesita ser el dimetro.
La longitud del molino, junto con el dimetro, determina el
volumen y por consiguiente la capacidad del molino.
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Esquema de las partes de un molino de bolas
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Molino de Bolas en construccin.
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Factores que afectan la eficiencia de la molienda
La densidad de la pulpa de alimentacin debera ser loms alta posible, pero garantizado un flujo fcil a travs
del molino.
Es esencial que las bolas estn cubiertas con una capa de
mena para minimizar el contacto metal-metal; una pulpademasiado diluida aumenta este tipo de contacto,
aumentando el consumo de acero y disminuyendo la
eficiencia. El rango de operacin normal de los molinos de
bolas es entre 65 a 80% de slidos en peso, dependiendode la mena.
La viscosidad de la pulpa aumenta con la fineza de laspartculas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina
pueden necesitar densidad de pulpa menor.
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La eficiencia de la molienda depende del rea superficial
del medio de molienda. Luego las bolas deberan ser loms pequeas posible y la carga debera ser distribuida
de modo tal que las bolas ms grandes sean justo lo
suficientemente pesadas para moler la partcula ms
grande y ms dura de la alimentacin.
Una carga balanceada consistir de un amplio rango detamaos de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino
generalmente son del tamao ms grande requerido. Las
bolas muy pequeas dejan el molino junto con la menamolida y pueden separarse haciendo pasar la descarga
por harneros.
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Ejercicio prctico: Identificar tipos de molienda (SAG o
Clsica)
.
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.
Molino de bolas en operacin
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Diagrama del proceso de chancadomolienda SAG
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En el diagrama anterior se muestra a modo de ejemplo, undiagrama de un circuito de molienda SAG en combinacin
con una molienda fina, consistente por dos molinos de
bolas.
Adems, se aprecia un proceso de chancado de pebblesen circuito cerrado directo con el molino SAG.
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Molienda convencional
La molienda convencional se realiza en dos etapas,
utilizando molino de barras y molino de bolas,
respectivamente, aunque en las plantas modernas slo seutiliza el segundo.
En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para
lograr una molienda homognea y eficiente. La pulpa
obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguienteque es la flotacin.
FUNDAMENTOS DE MOLIENDA
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Molienda de barras: Esteequipo tiene en su interiorbarras de acero que son los
elementos de molienda. El
molino gira con el material
proveniente del chancadorterciario, que llega
continuamente por una correa
transportadora.
El material se va moliendo por la accin del movimiento de
las barras que se encuentran libres y que caen sobre el
mineral. El mineral molido contina el proceso, pasando
en lnea al molino de bolas.
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Molienda de bolas:Considerada como la molienda
fina, en esta etapa el mineral esreducido de tamao por la
accin de bolas de acero
denominadas como mediosde
molienda, estas bolas debenser lo suficientemente grandes
para moler a las partculas ms
grandes y duras de mineral.Los medios de molienda ocupan aproximadamente el 35%
de la capacidad del molino. La descarga de este molino se
junta con la descarga del molino de barras y constituyen la
alimentacin de la clasificacin por medio de hidrociclones
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Cabe destacar que la molienda convencional ha ido
paulatinamente perdiendo camino con relacin a la
molienda SAG, debido a la imposibilidad que presentan
los molinos de barrasde crecer a dimensiones mayores, y
por consiguiente aumentar su capacidad de tratamiento.
Esta imposibilidad se debe a los problemas operacionales
que genera la necesidad de utilizar barras de longitudes
mayores, las cuales se doblan y se enredan.
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Molienda SAG
La instalacin de la
molienda SAG constituye
una innovacin reciente
en algunas plantas. Losmolinos SAG (Semi
autgenos) son equipos
de mayores dimensiones
(40 x 22 piesy siguen aumentando) y ms eficientes que los molinos de
barras. Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan el
proceso de chancado y molienda.
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El trmino SAG es un acrnimo para semiautogenous
grinding mill que significa molino semiautgeno demolienda. El trmino autgeno significa que toda la
accin de molienda es realizada por la frotacin de
mineral en s.
El tamao de reduccin se logra por la accin de la
trituracin de mineral y molienda de otras partculas de
mineral. En los molinos completamente autgenos no
existen bolas de molienda de acero. En lo molinos
semiautgenos una porcin de la molienda es autgena yotra es realizada por las bolas de molienda; de ah el
trmino semiautgeno.
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El mineral se recibe directamente desde el chancador
primario (no del terciario como en la molienda
convencional) con un tamao cercano a 8 pulgadas (20
cm, aproximadamente) y se mezcla con agua y cal.
Dados el tamao y la forma del molino, estas bolas sonlanzadas en cada libre cuando el molino gira, logrando un
efecto conjunto de chancado y molienda ms efectivo y
con menor consumo de energapor lo que, al utilizar este
equipo, no se requieren las etapas de chancadosecundario ni terciario.
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El molino SAG est diseado como un sistema de circuito
cerrado de molienda. Esto significa que las partculas demineral no pueden abandonar el molino SAG hasta que su
tamao haya sido reducido lo suficiente para permitirles
atravesar las parrillas de descarga y los harneros
ubicados en el extremo de descarga del molino.
La clasificacin de la descarga del molino es realizada por
el harnero rotatorio del trmel, Todo el material de mayor
tamao que las aberturas del harnero se retornan al
molino SAG a travs de transportadores de retorno. Al
material que es regresado a un molino de molienda se le
llama carga circulante.
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La carga del molino SAG consiste de mineral nuevo, bolas
de molienda de acero, mineral de gran tamao reciclado
en SAG y agua. La carga total ocupa hasta el 30% del
volumen del molino. Las bolas de molienda por s mismas
ocupan alrededor del 8 al 15 por ciento del volumen del
molino.
El molino est diseado para contener un volumen
mximo de bolas del 18%. Estos volmenes de llenado
son aproximados y el volumen ptimo depende de losresultados de la experiencia real de la planta.
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El molino rota y al hacer caer su contenido violentamentecausa la accin de trituracin. El molino est cubierto con
revestimientos de acero cromo-molibdeno resistentes al
desgaste para proteger el casco.
Los revestimientos se ajustan con levantadores que
ayudan a elevar la carga durante la rotacin del molino.
La molienda dentro del molino es una combinacin de
rompimiento de mineral a travs de la accin de cada,
roce o golpe del mineral entre las bolas y la abrasin del
roce de partculas contra ellas o contra las bolas
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Movimiento de la carga al interior del molino SAG para diferentesniveles de llenado
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Mantener el nivel adecuado de carga en el molino es uno
de los elementos ms importantes para una moliendaeficiente. La variacin de velocidad del molino es una
importante variable de control de la operacin de
molienda.
El operador debe asegurarse de que los revestimientos
estn protegidos del impacto directo de las bolas de
molienda. Esto se consigue manteniendo una cama de
mineral en la que las bolas caen durante la accin de
cada en catarata. Mientras ms blando el mineral, setritura ms rpido
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Bajo condiciones de mineral blando y a velocidades
normales, es difcil mantener una cama de mineral y evitar
que los circuitos de descenso reciban demasiado flujo depulpa. En este caso, el operador puede hacer ms lento el
molino.
As se reducen las tasas de molienda y se mantiene la
cama de mineral en el molino.
Si el mineral es ms duro, el operador puede aumentar
la velocidad del molino. Esto aumenta la accin de
catarata que a su vez aumenta la tasa a la que el minerales triturado.
As, utilizando la velocidad del molino, el operador puede
variar la tasa de trituracin y proteger los revestimientos
del molino.
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Factores que influyen en la operacin de un molinoSAG
Flujo de alimentacin
Mientras mayor sea el flujo de alimentacin, mayor ser el
volumen de la carga con que trabaja el molino. Si las
condiciones operacionales permanecen constantes, lasmasas de mineral molido y descargado por unidad de
tiempo, son proporcionales a la masa presente en el
molino.
En consecuencia, para balancear un aumento del flujo de
alimentacin, la cantidad de mineral presente en el molino
debe necesariamente aumentar. Esto ocurre as hasta un
cierto valor del llenado del molino por sobre el cual el
proceso se revierte.
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Debido a que el volumen de la carga est relacionado con
el flujo de alimentacin, en la prctica el nivel de la carga
se controla ajustando el flujo de alimentacin.
Adems de lo dicho anterior, el volumen de la carga tiene
un efecto directo en la potencia, de tal manera que el flujode alimentacin y la potencia aumenta con el flujo,
comenzando desde un valor cero.
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A medida que el flujo de alimentacin crece, la potencia
consumida se incrementa hasta llegar a un valor mximo.Un flujo de alimentacin an mayor provocar una
sobrecarga y la potencia comenzara a caer rpidamente.
En esta condicin de sobrecarga, la intensidad de laaccin de molienda se reduce y la capacidad de
tratamiento del molino disminuye. Frente a esta situacin
el operador parar la alimentacin de slidos al molino y
permitir que se vace el molino ("grind out"). Luego
reanudar la alimentacin a una tasa ms baja que
permita una operacin estable nuevamente.
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Granulometra del mineral alimentado a la molienda
SAG
Una granulometra gruesa influye en un aumento del
consumo de energa, una disminucin del tonelaje tratado y
un aumento del tamao de descarga.
La granulometra de entrada es una variable fundamental
para entender la molienda SAG, ya que la velocidad a la
cual se muelen las partculas dentro de un molino SAG es
funcin del tamao de estas. A medida que se aumenta eltamao de las partculas mayor ser la velocidad de
molienda, pero las partculas ms grandes requerirn estar
ms tiempo en el molino para ser reducidas
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Existe un rango de tamao intermedio (40-60mm) en el
que la velocidad de molienda baja drsticamente, estaspartculas se les denomina pebbles las cuales deben ser
sacadas del molino para evitar que se consuma energa al
intentar molerlas, deben ser enviadas posteriormente al
chancado de pebbles.
Por lo tanto, si el molino SAG est procesando un bajo
tonelaje se debe apuntar a reducir lo mximo posible los
pebbles y/o alimentar desde el stock pile con un material
ms fino. Si al contrario el molino requiere de carga sedebe apuntar a alimentar con granulometra gruesa para
aprovechar la energa disponible.
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En la figura se muestra eltipo de segregacin que
se produce en un acopio.
Si la cada del mineral
sigue una trayectoriacompletamente vertical,
entonces las partculas
ms gruesas rodarn
hacia la periferia de la
pila y los finos
permanecern cerca del
eje central.
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Si la cada del mineral es ms bien horizontal, entonces
las partculas siguen una trayectoria parablica siendo las
partculas ms grandes y pesadas las que llegan ms
lejos, en la direccin de la correa de descarga del flujo.
Controlando los alimentadores que extraen el mineral
desde el acopio se puede ajustar la granulometra de
alimentacin fresca al molino dentro de ciertos lmites.
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Dureza del mineral
La dureza del mineral que se alimenta al molino, es algo
sobre lo cual el operador no tiene control.
Mientras ms duro es el mineral, mayor ser el tiempo quetoma su reduccin de tamao, por esto, para un flujo de
alimentacin constante, el volumen de la carga aumentar
junto con la dureza del mineral.
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Si el molino est siendo operado con un tonelaje inferior asu capacidad mxima, al aumentar el volumen de su
carga consumir ms potencia y el cambio en la dureza se
compensar con un aumento del consumo de energa por
tonelada de mineral fresco, sin embargo si el molino estsiendo operado a su mxima capacidad, un aumento de la
dureza, producir un sobrellenado que slo podr ser
compensado con una disminucin del flujo de
alimentacin.
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Densidad y viscosidad de la pulpa
La viscosidad y la densidad de la pulpa, estn muy ligadas.
Desafortunadamente la densidad de la pulpa dentro del
molino no puede ser medida directamente, de modo que lo
que se mide y controla es la densidad de la pulpa en la
descarga del molino.
Es importante notar que ambas, en la descarga y en el
interior del molino, no son las mismas. La retencin de
agua en el molino es generalmente menor que la de losslidos finos, de all que la densidad de la pulpa al interior
sea mayor que en la descarga.
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A travs de la densidad de la pulpa en la descarga, es
posible controlar el nivel de la pulpa en el molino. Porejemplo: Si se aumenta el agua de alimentacines posible
descargar todos los finos con mayor rapidez.
En trminos de las tasas de descarga lo que ocurre esque, aumentando la densidad, se incrementa la viscosidad
y se reducen las tasas de descarga, provocando un
aumento del volumen de pulpa y de la potencia adems
de una disminucin de la capacidad de tratamiento de
mineral.
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Carga de bolas
Un factor que influye mucho en la operacin de un molino
semiautgeno, es el volumen de la carga de bolas. Este
volumen se expresa como una fraccin del volumen totaldel molino y puede variar entre 4% y 14%, siendo el valor
ms usado un 8%.
El uso de las bolas eleva la densidad media de la carga y
hace que la potencia demandada por el molino sea mayor.
Velocidad Crtica
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Velocidad Crtica
Donde:
NC= Velocidad Crtica (rpm)
D = Dimetro interno del molino (pies).d = Dimetro del medio de molienda (pies).
Ejercicio: Determine la Velocidad Crtica de un molino de 4,2
[mts.] de largo que tiene una razn L/D=1,4 y que trabaja con un mono tamao debolas de 4".
Tambin determinar la Velocidad Crtica sin considerar las bolas. (Resp.:
24,85[rpm]; 24,43[rpm])
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NIVEL DE LLENADO DEL MOLINOA nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de
los medios de
molienda y de mineral, est definida por el nivel de llenado(J). Este se va a entender comola fraccin de volumen interno til del molino ocupado por el
lecho de bolas y mineral.
Fig.Representacin del Nivel de Llenado
de un molino horizontal.
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El nivel de llenado J se determina a travs de la siguiente
ecuacin:
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