Procesos de Molienda Industrial y Reducción de Tamaño de Minerales

Definición y Tipos de Molinos

Molienda: Es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración.

Molinos: Existen diversos tipos, entre los que destacan los de rulos y muelas, discos, barras, bolas y rodillos.

Los más utilizados en el ámbito industrial son los de bolas y barras, y los de rodillos. Esquemáticamente, los dos primeros mencionados pueden concebirse como un cilindro horizontal que gira alrededor de su eje longitudinal, conteniendo en su interior elementos moledores que se mueven libremente. El material a moler ingresa por un extremo del cilindro, es molido por fricción y percusión de los elementos moledores y sale por el extremo opuesto con un tamaño menor. Los cuerpos de molienda son grandes y pesados con relación a las partículas de mena.

Elementos Importantes en la Molienda

Para optimizar el proceso, se deben considerar los siguientes factores:

• Velocidad crítica.
• Relación entre los elementos variables de los molinos.
• Tamaño máximo de los elementos moledores.
• Volumen de carga.
• Potencia.
• Tipos de molienda: húmeda y seca.

Configuraciones de Circuitos de Molienda

Circuito Abierto

Una máquina molino puede trabajar en circuito abierto con un clasificador cuando el rechazo de la criba (tamaños gruesos y no admisibles para la posterior concentración) no vuelve al molino. Generalmente, los circuitos abiertos funcionan de la siguiente manera: las partículas entregadas por un molino de barras ingresan directamente como alimentación a un molino de bolas, y la descarga de este último se envía a una etapa de concentración.

Circuito Cerrado

En los circuitos cerrados, luego de la etapa de molienda se incluye un clasificador que rechaza los tamaños gruesos y los hace retornar al molino. De este modo, todo el producto final tendrá un tamaño igual o menor al máximo requerido para la siguiente etapa. Se garantiza entonces una dimensión máxima del producto, aumentando la producción. Como desventaja, el circuito cerrado supone una mayor inversión y costo de operación, ya que se necesitan transportadores de cinta adicionales.

Comparativa: Molienda Húmeda vs. Molienda Seca

La molienda se puede realizar a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua), siendo este último el caso de la molienda húmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del cemento Portland y que sea húmeda en la preparación de minerales para concentración. En la molienda húmeda, el material a moler es mojado en el líquido elevando su humedad, favoreciéndose así el manejo y transporte de pulpas, que podrá ser llevado a cabo, por ejemplo, con bombas en cañerías.

Características de la Molienda Húmeda

• Requiere menos potencia por tonelada tratada.
• No requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos.
• Consume más revestimiento (debido a la corrosión).

Características de la Molienda Seca

• Requiere más potencia por tonelada tratada.
• Sí requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos.
• Consume menos revestimiento.

Cálculos y Fórmulas Técnicas

Postulado de Bond

La energía necesaria para la molienda se calcula mediante la siguiente expresión:

Eb = 10 * Wi * ([1 / (P80)^1/2] - [1 / (F80)^1/2])

Nota de conversión: 1 metro = 3,28084 pies.

Cálculo del Work Index (Wi) para Chancado

Wi = 2,59 * (Kc / Ps)

• Kc: Esfuerzo de impacto.
• Ps: Gravedad específica.

Velocidad Crítica (Nc)

La velocidad crítica se define según el diámetro (D) del molino:

• En metros: Nc = 42,3 / (D(m))^1/2
• En pies: Nc = 76,63 / (D(pies))^1/2

Dimensionamiento de Elementos Moledores

Para determinar el tamaño de los elementos (bolas o barras):

M = [[(F80 * Wi) / (Cs * 100 * K)] * ([S_mx / (D(pies))^1/2])^1/2]^1/2

Donde el valor de K es:

• 200 para molinos de bolas.
• 300 para molinos de barras.

Parámetros de Carga y Velocidad

Porcentaje de volumen de llenado:
%V llenado = [(Vmx + Vacero) * 100] / Vtotal

Cálculos de área y volumen:
A = (π * D^2) / 4
V = A * L

Relación de velocidad (Cs):
Cs = nr / nc

• nr: Velocidad real.
• nc: Velocidad crítica.