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Molino (molienda)

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Un molino es un dispositivo, a menudo una estructura , máquina o electrodoméstico , que tritura materiales sólidos en trozos más pequeños mediante molienda, trituración o corte. Esta trituración es una operación unitaria importante en muchos procesos . Existen muchos tipos diferentes de molinos y muchos tipos de materiales que se procesan en ellos. Históricamente, los molinos se accionaban manualmente o con animales (por ejemplo, mediante una manivela ), con animales de trabajo (por ejemplo, molinos de caballos ), con viento ( molinos de viento ) o con agua ( molinos de agua ). En la era moderna , suelen funcionar con electricidad .

La molienda de materiales sólidos se produce mediante fuerzas mecánicas que rompen la estructura al superar las fuerzas de unión internas. Tras la molienda, el estado del sólido cambia: el tamaño del grano, su distribución y su forma.

El fresado también se refiere al proceso de triturar, separar, calibrar o clasificar materiales agregados (por ejemplo, minerales ) . Por ejemplo, la trituración o molienda de rocas para obtener agregados de tamaño uniforme para la construcción, o la separación de rocas, suelo o agregados para rellenos estructurales o actividades de recuperación de terrenos. Los procesos de fresado de agregados también se utilizan para eliminar o separar la contaminación o la humedad de los agregados o el suelo y para producir rellenos secos antes del transporte o el relleno estructural.

En ingeniería, el rectificado puede tener las siguientes finalidades:

  • aumento de la superficie de un sólido
  • fabricación de un sólido con el tamaño de grano deseado
  • despulpado de recursos

Leyes de molienda

A pesar de la gran cantidad de estudios en el campo de los esquemas de fracturación, no se conoce ninguna fórmula que conecte el trabajo técnico de molienda con los resultados de la molienda. Los ingenieros de minas Peter von Rittinger , Friedrich Kick y Fred Chester Bond elaboraron independientemente ecuaciones para relacionar el trabajo de molienda necesario con el tamaño de grano producido, y un cuarto ingeniero, RTHukki , sugirió que cada una de estas tres ecuaciones podría describir un rango estrecho de tamaños de grano y propuso unirlas en una sola curva que describe lo que se conoce como la relación de Hukki . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

En los molinos agitados, la relación de Hukki no se aplica y, en su lugar, se debe realizar experimentación para determinar cualquier relación. [ 4 ]

Para evaluar los resultados de la molienda, se necesita la distribución del tamaño de grano del material de origen (1) y del material molido (2). El grado de molienda es la relación entre los tamaños de grano. Existen varias definiciones para este valor característico:

  • Grado de molienda referido al tamaño del grano d 80
Zd=d80,1d80,2{\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}\,}
En lugar del valor d 80 , también se puede utilizar d 50 u otro diámetro de grano.
  • Grado de rectificado referido a una superficie específica
ZS=Sv,2Sv,1=Smetro,2Smetro,1{\displaystyle Z_{S}={\frac {S_{v,2}}{S_{v,1}}}={\frac {S_{m,2}}{S_{m,1}}}\,}
Mediante experimentos se pueden determinar la superficie específica referida al volumen S v y la superficie específica referida a la masa S m .
  • Grado de molienda simulado
Za=d1a{\displaystyle Z_{a}={\frac {d_{1}}{a}}\,}
La abertura de la matriz de descarga a de la máquina de molienda se utiliza para la materia sólida molida en esta fórmula.

Máquinas rectificadoras

En el procesamiento de materiales, una trituradora es una máquina que produce una reducción del tamaño de partícula fina mediante fuerzas de abrasión y compresión a nivel del grano. Véase también trituradora para mecanismos que producen partículas más grandes. En general, los procesos de molienda requieren una cantidad relativamente grande de energía; por esta razón, recientemente se propuso un método experimental para medir la energía utilizada localmente durante la molienda con diferentes máquinas. [ 5 ]

Molino autógeno

Los molinos autógenos se denominan así por la automolienda del mineral: un tambor giratorio lanza las rocas más grandes en un movimiento en cascada que provoca la rotura por impacto de las rocas más grandes y la molienda por compresión de las partículas más finas. Su funcionamiento es similar al de un molino SAG, como se describe a continuación, pero no utiliza bolas de acero. También se conoce como molienda ROM o "Roun Of Mine" (en bruto).

Funcionamiento de un molino de bolas

Molino de bolas

Un tipo típico de molino fino es el molino de bolas . Un cilindro giratorio ligeramente inclinado u horizontal se llena parcialmente con bolas , generalmente de piedra o metal , que muelen el material hasta la finura necesaria mediante fricción e impacto con las bolas giratorias. Los molinos de bolas normalmente funcionan con una carga de bolas aproximada del 30 %. Se caracterizan por su diámetro menor (comparativamente) y su mayor longitud, y a menudo tienen una longitud de 1,5 a 2,5 veces el diámetro. La alimentación se encuentra en un extremo del cilindro y la descarga en el otro. Los molinos de bolas se utilizan comúnmente en la fabricación de cemento Portland y en las etapas de molienda fina del procesamiento de minerales. Los molinos de bolas industriales pueden alcanzar hasta 8,5  m (28  pies) de diámetro con un motor de 22 MW, [ 6 ] consumiendo aproximadamente el 0,0011 % de la energía total mundial (véase la Lista de países por consumo de electricidad ). Sin embargo, se pueden encontrar versiones pequeñas de molinos de bolas en laboratorios donde se utilizan para moler muestras de material para el control de calidad.

Las predicciones de potencia para molinos de bolas suelen utilizar la siguiente forma de la ecuación de Bond: [ 7 ]

mi=10W(1PAG80−1F80){\displaystyle E=10W\left({\frac {1}{\sqrt {P_{80}}}}-{\frac {1}{\sqrt {F_{80}}}}\right)\,}

dónde

  • E es la energía (kilovatios-hora por tonelada métrica o corta)
  • W es el índice de trabajo medido en un molino de bolas de laboratorio (kilovatios-hora por tonelada métrica o corta).
  • P 80 es el tamaño del producto del circuito de laminación en micrómetros.
  • F 80 es el tamaño de avance del circuito del molino en micrómetros.

Molino de piedra de Buhr

Otro tipo de molino fino de uso común es el molino de piedra francés , similar a los molinos de harina tradicionales .

rodillos de molienda de alta presión

Un rodillo de molienda de alta presión, a menudo denominado HPGR o prensa de rodillos, consta de dos rodillos de las mismas dimensiones que giran uno contra el otro a la misma velocidad circunferencial. La alimentación especial del material a granel a través de una tolva genera un lecho de material entre los dos rodillos. Los cojinetes de un rodillo se mueven linealmente y se presionan contra el lecho de material mediante resortes o cilindros hidráulicos. Las presiones en el lecho de material superan los 50 MPa (7000 PSI ), alcanzando generalmente entre 100 y 300 MPa. De esta manera, el lecho de material se compacta hasta alcanzar un volumen sólido superior al 80 %.

La prensa de rodillos guarda cierta similitud con las trituradoras de rodillos y las prensas de rodillos para la compactación de polvos, pero su propósito, construcción y modo de funcionamiento son diferentes.

La presión extrema provoca que las partículas dentro del lecho de material compactado se fracturen en partículas más finas y también causa microfracturas a nivel granular. En comparación con los molinos de bolas, los HPGR logran un consumo de energía específico entre un 30 y un 50 % menor, aunque no son tan comunes como los molinos de bolas, ya que son una tecnología más reciente.

Un tipo similar de trituradora intermedia es la trituradora de borde, que consiste en una bandeja circular con dos o más ruedas pesadas llamadas molinos que giran en su interior; el material que se va a triturar se empuja debajo de las ruedas mediante cuchillas de arado acopladas .

molino de guijarros

Un tambor giratorio provoca fricción y desgaste entre los guijarros de roca y las partículas de mineral. Puede utilizarse cuando se debe evitar la contaminación del producto con hierro procedente de bolas de acero . El cuarzo o la sílice se utilizan comúnmente debido a su bajo coste.

molino de barras

Un tambor giratorio provoca fricción y desgaste entre las varillas de acero y las partículas de mineral. Sin embargo, el término «molino de varillas» también se usa como sinónimo de molino de corte , que fabrica varillas de hierro u otro metal. Los molinos de varillas son menos comunes que los molinos de bolas para moler minerales.

Las varillas utilizadas en el molino, generalmente de acero con alto contenido de carbono, pueden variar tanto en longitud como en diámetro. Sin embargo, cuanto más pequeñas sean las varillas, mayor será la superficie total y, por lo tanto, mayor será la eficiencia de molienda. [ 8 ]

Principio de funcionamiento del molino SAG

Molino SAG

SAG es un acrónimo de molienda semiautógena. Los molinos SAG son molinos autógenos que también utilizan bolas de molienda como un molino de bolas. Un molino SAG suele ser un molino primario o de primera etapa. Los molinos SAG utilizan una carga de bolas del 8 al 21 %. [ 9 ] [ 10 ] El molino SAG más grande tiene 12,8 m (42') de diámetro y está impulsado por un motor de 28 MW (38 000 HP). [ 11 ] Se ha diseñado un molino SAG con un diámetro de 13,4 m (44') y una potencia de 35 MW (47 000 HP). [ 12 ]

La fricción entre las bolas de molienda y las partículas de mineral produce una molienda más fina. Los molinos SAG se caracterizan por su gran diámetro y corta longitud en comparación con los molinos de bolas. El interior del molino está revestido con placas elevadoras que impulsan el material hacia su interior, donde cae sobre el resto de la carga de mineral. Los molinos SAG se utilizan principalmente en minas de oro, cobre y platino, aunque también tienen aplicaciones en las industrias del plomo, zinc, plata, alúmina y níquel.

Molino de torre

Los molinos de torre, también conocidos como molinos verticales, molinos agitados o molinos de remolienda, son un método más eficiente para moler material a tamaños de partícula más pequeños y pueden utilizarse después de los molinos de bolas en un proceso de molienda. Al igual que en los molinos de bolas, a los molinos agitados se les suelen añadir bolas o guijarros de molienda (de acero) para facilitar la molienda del mineral; sin embargo, estos molinos contienen un tornillo sin fin montado verticalmente para elevar y moler el material. En los molinos de torre, no se produce el efecto de cascada que se observa en los molinos de molienda estándar. Los molinos agitados también se utilizan comúnmente para mezclar cal viva (CaO) en una suspensión de cal. El molino de torre presenta varias ventajas: bajo nivel de ruido, uso eficiente de la energía y bajos costos operativos.

Molino de martillos de sobremesa

Molino de impacto de eje vertical (molino VSI)

Un molino VSI lanza partículas de roca o mineral contra una placa de desgaste mediante un centro giratorio que rota sobre un eje vertical. Este tipo de molino utiliza el mismo principio que una trituradora VSI .

Tipos de molinos de molienda

Un molino de viento en Kuremaa , condado de Jõgeva , Estonia
Un molino de agua en Kuusamo , Ostrobotnia del Norte , Finlandia

Véase también

Referencias

  1. ↑ Lynch, AJ; Rowland, CA (2005). «Capítulo 2. La ciencia y los científicos» . La historia de la molienda . Sociedad para la Minería, la Metalurgia y la Exploración. ISBN 978-0-87335-238-3. Consultado el 04-10-2022 .
  2. ↑ A. Jankovic; H. Dundar; R. Mehta‡ (marzo de 2010). "Relaciones entre la energía de conminución y el tamaño del producto para un mineral de magnetita" (PDF) . The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy . 110 .
  3. ↑ Hukki, RT (1961). "Propuesta de solución salomónica entre las teorías de Rittinger, Kick y Bond" . scribd.com .
  4. ↑ Thomas, A; Filippov, LO (1999). "Fracturas, fractales y energía de rotura de partículas minerales". International Journal of Mineral Processing . 57 (4): 285. Bibcode : 1999IJMP...57..285T . doi : 10.1016/S0301-7516(99)00029-0 .
  5. ↑ Baron, M.; Chamayou, A.; Marchioro, L.; Raffi, J. (2005). "Sondas radiales para medir la acción de la energía en materiales granulares" (PDF) . Advanced Powder Technology . 16 (3): 199. doi : 10.1163/1568552053750242 .
  6. ↑ "ABB" . Comunicaciones ABB .
  7. ↑ Beneficio de minerales: la tercera teoría de la trituración - Resumen del documento . Onemine.org. Consultado el 9 de octubre de 2010.
  8. ↑ Wills, BA (2006). Tecnología de procesamiento de minerales: Introducción a los aspectos prácticos del tratamiento de menas y la recuperación de minerales . Vol. 7.ª ed. Ámsterdam, Boston, MA. pág. 157. ISBN   0750644508.
  9. ↑ Strohmayr, S. y Valery, W. Jr. Optimización del circuito del molino SAG en Ernest Henry Mining . ResearchGate.net
  10. ↑ Mular, Andrew L.; Halbe, Doug N.; Barratt, Derek J. (2002). Diseño, práctica y control de plantas de procesamiento de minerales: Actas . SME. págs. 2369–. ISBN  978-0-87335-223-9Consultado el 26 de octubre de 2012 .
  11. ^ van de Vijfeijken, Maarten (octubre de 2010). "Molinos y GMD" (PDF) . Minería Internacional : 30.
  12. ↑ Accionamientos de fresadoras sin engranajes . abb.com