Fundamentos de la Conminución y Leyes de Reducción de Tamaño en Plantas Concentradoras

Características Fundamentales del Tamaño de Partícula en Plantas Concentradoras

El estudio del tamaño de partícula en una planta concentradora abarca varios aspectos esenciales:

• El tamaño promedio de todas las partículas.
• La forma de las partículas.
• La gama de tamaños de partículas (distribución granulométrica).
• Los minerales que ocurren en las partículas.

Objetivos de la Conminución

Los principales objetivos del proceso de conminución son:

1. Producir partículas de tamaño y forma adecuadas para su utilización directa.
2. Liberar los materiales valiosos de la ganga, permitiendo su posterior concentración.
3. Aumentar el área superficial disponible para la reacción química.

Resistencias Nocivas que Consumen Energía en la Conminución

La energía aplicada en el proceso de reducción de tamaño se consume en vencer diversas resistencias nocivas, tales como:

• Deformaciones elásticas de las partículas antes de romperse.
• Deformaciones plásticas de las partículas, que originan la fragmentación de las mismas.
• Fricción entre las partículas.
• Vencer la inercia de las piezas de la máquina.
• Deformaciones elásticas de la máquina.

Leyes Fundamentales de la Reducción de Tamaño

Ley de Rittinger

La Ley de Rittinger establece que: “El trabajo necesario para una desintegración es proporcional al aumento de superficie producida”.

Ley de Kick

La Ley de Kick establece que: “La energía requerida para producir cambios análogos en el tamaño de cuerpos geométricamente similares es proporcional al volumen de estos cuerpos”.

Postulado de Bond y el Work Index (Wi)

El Postulado de Bond establece que: “La energía consumida para reducir el tamaño al 80 % de un mineral o mena, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tamaño 80%; siendo este último igual a la abertura de malla en micrones, que deja pasar el 80% en peso de las partículas”.

Este postulado se basa en tres premisas fundamentales:

1. Puesto que se debe entregar energía para reducir de tamaño, todas las partículas de un tamaño finito tendrán un nivel de energía al cual se deberá añadir la energía de los productos. Solo una partícula de tamaño infinito tendrá un nivel de energía cero.
2. El consumo de energía para la reducción de tamaño depende de la longitud de las nuevas grietas. Como la longitud de la grieta es proporcional a la raíz cuadrada de la nueva superficie producida, la energía específica requerida es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del diámetro de partícula del producto menos la del alimento.
3. La falla más débil de la mena determina el esfuerzo de ruptura, pero no su Work Index (Wi), el cual es determinado por la distribución de fallas en todo el rango de tamaño involucrado y corresponde al promedio de ellas.

Ventajas del Test de Bond

El Test de Bond ofrece tres grandes ventajas en la ingeniería de procesos:

• Existe una gran cantidad de datos disponibles.
• Funciona bien para cálculos iniciales.
• Es una alternativa simple para medir la eficiencia mecánica de equipos de conminución.

Razón de la Demanda de Work Index (Wi) en Molienda

La razón por la que se demanda más Work Index (Wi) en molienda es que el método de Bond simula un circuito cerrado con un clasificador operando al 250% de carga circulante (CC).

Mecanismos de Fractura de Partículas

En conminución, generalmente las partículas se quiebran por tensión y no por compresión.

Los principales mecanismos de fractura son:

Abrasión

Ocurre cuando la energía aplicada es insuficiente para causar una fractura significativa en la partícula.

Compresión

Ocurre cuando la energía aplicada es suficiente de forma que pocas regiones se fracturan, produciéndose pocas partículas cuyos tamaños son relativamente iguales al original.

Impacto

Ocurre cuando la energía aplicada está sobreexcedida de aquella necesaria para fracturar la partícula. El resultado es un gran número de partículas con un amplio rango de tamaños.