OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOLINOS SAG.pdf

Segunda Especialización en Plantas Industriales de Conminuación y Concentración

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOLIENDA SAG Ing. Ezequiel Cárdenas Valderrama

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOLINOS SAG.

INTRODUCCIÓN DISEÑO DEL MOLINO Diseño del Cilindro Mecanismos de Descarga Levantadores y revestimientos SISTEMA DE LUBRICACIÓN OPERACIÓN DEL MOLINO SAG. Revisión Variables de operación Variables manipuladas Variables controladas INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE MOLINOS SAG. Objetivos del Control Definición de Variable Manipulados Controlados Perturbaciones

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INTRODUCCIÓN

La aplicación de circuitos de molienda semiautógena en los últimos años ha permitido ahorros sustanciales en los costos de capital y de operación

con

respecto

a

los

circuitos

convencionales,

particularmente para operaciones en gran escala. La

molienda

SAG

tiene

sus

ventajas

operacionales

que

se

incrementan mientras mayor sea la aptitud de moliendabilidad autógena (autofractura) del mineral y mientras mayor sea la atención que el personal de operaciones le preste al mantenimiento preventivo de los equipos y mejoramiento del diseño de estos. Operación / Mantenimiento

↕

Diseñador

↕ Fabricante

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COMPARACIÓN ENTRE MOLIENDA CONVENCIONAL Y AUTOGENA

ESTABILIDAD Y FLEXIBILIDAD OPERACIONAL

Convencional

FAG / SAG

·

Depende de la potencia con las variaciones del mineral

-

+

·

Disponibilidad de sistemas de control probados

+

-

·

Capacidad de fijar la potencial

+

-

·

Facilidad de control del tamaño del producto

+

-

·

Requerimiento de operadores instruidos y experimentados

-

+

·

Facilidad para controlar la capacidad de tratamiento

+

-

·

Importancia de capacidad de mezclar la alimentación

-

+

·

Capacidad para ajustarse a variaciones del mineral

+

-

·

Capacidad para procesar minerales húmedos y pegajosos

-

+

·

Requerimiento de flexibilidad en la configuración del circuito.

-

+

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ASPECTOS MECÁNICOS, DISPOSICIÓN FÍSICA Y SUMINISTROS

Convencional ·

Requerimiento de superficie para ubicación de equipos

·

Número y tipo de equipos que requieren ser operados y mantenidos

·

FAG / SAG

+

-

+

-

-

+

Efectos de la detención de un equipo de molienda en la disponibilidad global de la planta.

·

Producción de Polvo

+

-

·

Calidad requerida para los revestimientos y bolas de acero.

-

+

·

Importancia de la mantención preventiva y alimentación

-

+

·

Importancia de los procedimientos de instalación

-

+

·

Area requerida para almacenamiento de mineral fresco

-

+

·

Simplicidad del proceso

-

+

·

Capacidad unitaria de los equipos

-

+

·

Disponibilidad global de la planta

+

-

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ECONOMIA

Convencional

FAG / SAG

·

Inversión Inicial Requerida

+

-

·

Consumo de Energía Específica

-

+

·

Consumo de acero

+

-

·

Requerimiento de personal

+

-

·

Costo global de operación

+

-

·

Tiempo de aprendizaje una vez -

+

-

+

iniciada la operación ·

Inversión en el Sistema de Almacenamiento y Alimentación de mineral Fresco

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La molienda semiautógena se encuentra en el apogeo de su desarrollo con molinos cada vez mayores y de mayor potencia. Paralelamente el conocimiento

operacional

está

aumentando

a

grandes

pasos

distanciándose de la molienda convencional, este nuevo conocimiento se sustenta en la comprensión de las variaciones de la composición y movimiento de la carga.

Diseño del Molino Diseño del Cilindro Normalmente un molino es categorizado por su relación diámetro – largo. Existe tres grupos principales: Alta relación D/L, llamados panqueques o molinos, platillo volador, donde el diámetro es 1.5 – 3 veces el largo de este. Molinos cuadrados donde el diámetro es aproximadamente igual al largo. Baja relación D/L, donde el largo es 1.5 – 3 veces el diámetro del molino. Los molinos con alta relación D/L cabe destacar la influencia que tienen el tipo de tapa, que pueden ser planas o cónicas, en el caso de tapas cónicas cuando esta en operación el molino las cargas de roca y bolas dependen del nivel ya que una pequeña variación del nivel cambia significativamente la carga en el molino.

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Normalmente el factor D/L en los molinos de alta relación es 2.

Variación en la longitud efectiva de molienda, EGL, con

volumen de

carga Llenado mínimo

EGL1 EGL2

Llenado máximo

Mecanismo de Descarga La molienda autógena en molinos con descarga por rebalse ha mostrado ser ineficiente, por esta razón los molinos autógenos y semiautógenos se caracterizan por el uso de una parrilla de descarga. Esta parrilla evita que el material grueso escape del molino. De este modo, el mineral alimentado al molino puede ser descargado sólo una vez que ha sido molino a un tamaño igual o menor que las aberturas de la parrilla. Una práctica que en la actualidad se está imponiendo, es buscar la abertura más adecuada para la parrilla una vez que el molino se encuentra en operación. Desde el punto de vista práctico puede aceptarse que la parrilla de descarga actúa como un clasificador del material que puede salir del molino. Esta operación no es perfecta, por esto siempre una fracción de mineral de tamaño más pequeño que el tamaño de la abertura de la parrilla será retenido en el molino. Los factores que afectan la descarga son principalmente dos:

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La densidad de la pulpa. La distinción de tamaño de la carga del molino. Lo que conseguimos con la parrilla de descarga es acumular una carga moledora en el interior del molino y regulamos la descarga del molino llegando a establecer un límite en algunos casos.

Parrilla de descarga

Algunas características y rangos de las parrillas son: Área abierta: Más de 25% del área de la superficie seccional del plato de descarga. Abertura agujeros: 10 – 40 mm circuito abierto o circuito cerrado 40 – 100 mm circuito cerrado de Pebbles Formas de agujeros: cuadrado, redondo y ranurado agujeros. Posición del agujero: Radial, circular. Otro mecanismo que influye bastante en el trabajo del molino SAG dentro de sus mecanismos de descarga es el levantador de pulpa (pulpa lifter).

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Levantador de Pulpa

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Levantadores de Pulpa Pulp - lifter

Para una operación óptima de un molino SAG el diseño de la parrilla debe asegurar una densidad adecuada de la carga interna, sin que la pulpa se torne excesivamente viscosa. Para ello, normalmente los agujeros de la parrilla se ubican en el anillo más externo de la tapa de descarga de modo que la pulpa y los pebbles salgan por la parte más baja de la carga.

Figura de Parrillas

Como se dijo la parrilla de descarga es definida inicialmente por el fabricante del molino. Posteriormente se realizan modificaciones

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orientadas a reforzar zonas que sufran fracturas y/o aumentos de volúmenes en lugares que sufren mayor desgaste. No hay un criterio definido para calcular el tamaño de agujeros y el área total de agujeros. Banett menciona una recomendación de un fabricante de 1.04 Usgp,/in2 como flujo de referencia para determinar el área de agujeros, considerando alimentación fresca

y carga circulante. En

molinos industriales es común encontrar un solo tamaño de agujero en las parrillas, cuya longitud se ajusta para permitir un flujo suficiente de pulpa. Otro criterio de diseño alternativo es asignar 27.5 in2/tph de probable recirculado, esperando que el área resultante es suficiente para que fluya además de la pulpa. Se debe recordar que el diseño de las parrillas afecta directamente el nivel de llenado del molino. Sin embargo, casi no existe material publicado que aborde en forma cuantitativa el diseño de parrilla en SAG. En el caso de los pulp-lifter, no existe acuerdo sobre su geometría más adecuada, aunque tienen cierta preferencia por el diseño recto (radial) frente al diseño curvo, porque dan la alternativa de girar el molino en ambos sentidos. Desde la perspectiva del transporte de masa la carga del molino, la parrilla y los pulp-lifter, conforman un sistema conectado en serie. Por lo tanto, el flujo está determinado por la etapa que resulte crítica. El diseño debe ser tal que en ningún momento los pulp-lifter sean paso crítico, y que la capacidad de flujo a través de la parrilla aproximadamente coincida con la del material a través de la carga. Un exceso de capacidad en la parrilla dificulta la mantención de un llenado estable en el molino, eleva el daño de revestimiento en general y a las propias parrillas en general. Un déficit por el contrario disminuye la capacidad del molino. El flujo a través de la parrilla depende principalmente del área efectiva de agujeros y puede verse afectado además por el tamaño, forma y orientación de los agujeros y por su ubicación en la tapa. Como ya se vio, estas mismas variables afectan la conducta de la parrilla como clasificador.

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Los criterios generales de diseño de sistemas de descarga han sido enunciados entre otros por Bonett. El área de agujeros debe ser suficiente para permitir el paso de la pulpa y cuando se requiera de pebbles. El volumen y área transversal de descarga debe permitir el libre paso de la pulpa hacia abajo, en dirección el cono de descarga. La selección del nivel de carga y el gradiente hidráulico en el molino deben permitir un flujo eficiente de pulpa y/o pebbles hacia la descarga. El diseño del conjunto parrilla y pulp-lifter debe ser tal que junto con la velocidad del molino impida el retorno de pulpa el molino desde los pulp-lifter. Se usa pulp-lifter radial cuando se desea operar el molino, también en reversa. Se usa pulp-lifter espiral cuando se desea favorecer la eficiencia de descarga.

Durante los primeros días de operación, las parrillas recién instalados generan una reducción del flujo que pasa a través de ellos, y por lo tanto afectan la capacidad del equipo debido a su mayor espesor y a la aparición del “peening” en el borde, que reduce el área efectiva de los agujeros.

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Levantadores y Revestimientos En la molienda autógena y semiautógena los revestimientos de acero son usados, un alto grado de dureza será seleccionado para resistir las altas energías de impacto que soportaban. También se instaban levantadores (lifter) que harán la acción de levantar la carga con la rotación del molino. Sin levantadores la carga tiende a deslizarse por los revestimientos y producirán una abrasión rápida. Similar experiencia se tendrá con levantadores gastados. Existen números diseños de levantadores y revestimientos.

Rectangular Alto - Bajo

Liso Bevel

Shiplap Ondulado

Tipo de revestimiento

Un aspecto importante en el diseño de revestimientos y levantadores es el tener en cuenta el número y tiempo que se demorará en un cambio de estas piezas.

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Ondulado

Shiplap

Rectangular

Alto - Bajo

Liso

Bevel

Tipos de revestimientos

El diseño del revestimiento y levantadores es crítico en los molinos SAG, incrementándose este en circuitos lineales. Las variables que se consideran en el diseño son: Números de filas de levantadores. Velocidad del molino. Ángulo de ataque del levantador.

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Altura del Levantador Inicialmente el diseño es asistido por un programa de simulación para el primer set de revestimientos. Sobre el espaciamiento entre levantadores (lifter) se sabe que a comienzos de la década de los 60, Mac

Pherson

había

investigado

el

efecto

que

produce

el

espaciamiento entre los lifters para diferentes alturas con la velocidad de molienda en un pequeño molino de laboratorio. Utilizando piedra caliza como carga de alimentación, descubrió que la velocidad de molienda era maximizada al utilizar una relación espacio altura de 4:1. A comienzo de la década de los 90 (Bigg y Ravalie, 1996 y Meckel, Adams, Clark y Mitchell, 1996), operadores de la mina de cobre Highland Valley de Canadá, realizaron pruebas con las relaciones espacio – altura de los lifter. Al permitir que los lifters se desgastan hasta alcanzar una altura determinada, el ratio espacio – altura podía ser manipulado y el tonelaje procesado en dichos ratios fueron medidos y comparados. Los resultados de las pruebas de Highland Volley demostraron que la capacidad de producción se maximizó al utilizar ratios espacio – altura entre 3.5 : 1, 4.5 : 1. Los resultados de la modificación de lifter en Morth-Parkes siguieron el mismo patrón de los descubrimientos de los equipos de trabajo de Mac Pherson y de highland Valley, de modo que se identificó un nuevo criterio para el nuevo diseño de lifter: el set de lifter debe incorporar un ratio espacio-altura que cumpla con el rango deseado para una mayor expectativa de vida de los lifter.

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Sistema de Lubricación En los años 90 fueron significativos por el alto consumo de los metales y en consecuencia la suba de precios de estos derivó en el desarrollo de varios megaproyectos. Los gran capacidad y mayor eficiencia de los procesos facilitó hacer proyectos de gran inversión lo que requería que los fabricantes desarrollen grandes unidades de chancado, molienda y equipos auxiliares. Con los precios de los metales históricamente altos los proyectos que involucraban bajas leyes de mineral (diseminado) fueron económicamente viables. En el orden de entender las prácticas de molienda actual, vamos a considerar la evolución de los diseños de molienda durante el periodo de 1950 al presente. En los 50 y 60 el mejor recuerdo fueron los molinos de barras y bolas como la tecnología del día en la molienda primaria.

En

estos

tiempos

el

incremento

de

la

producción

simplemente significaba la adición de más líneas de proceso, cuando las dimensiones físicas del molino eran excedídas se obtenía una reducción

en la eficiencia de la molienda. Durante ese periodo se

empezaron a desarrollar los molinos AG y SAG como una adaptación del molino de bolas convencional. Los operadores de molienda empezaron a experimentar con la molienda autógena como un camino para reducir los costos operativos. Estos primeros esfuerzos establecieron que la molienda autógena podía reducir los costos de material usado, pero los tonelajes eran severamente restringidos y la utilización de energía era especialmente pobre. Los diseñadores empezaron a desarrollar configuraciones que optimicen la molienda autógena y se obtuvieron finalmente las primeras unidades grandes usándose la tecnología mecánica de esos días. La operación del molino autógeno no fue entendido y varios errores se cometieron, la industria ganó bastante experiencia de los éxitos y errores. Los años 70 trajeron varias innovaciones. Estos incluían los exitosos arranques y económicas operaciones de molinos de bolas grandes con 5.5m de diámetro y la introducción comercial

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de los molinos AG/SAG como una alternativa del empleo tradicional del chancado multietapa o multilínea que prepara la alimentación a molienda. El diseño estructural fue enteramente convencional, evolucionado y siguiendo la práctica demostrada de esos días para diseño de molinos de bolas: cilindro del molino fabricado con acero y tapas de acero fundido, muñón de soporte con boca y chumacera hidrodinámica. Por el año 1980, la configuración estándar universal de los molinos tenían desarrollos similares a los vistos con una mínima diferencia entre las unidades ofrecidas por los proveedores de esa época. La misma tecnología del sistema de lubricación y soporte fue empleado en los molinos SAG. Unos pocos de los pequeños especialistas de los fabricantes continuaron la innovación, sin embargo y por varias razones continuaron la investigación de nuevas formas de diseño de estructura del molino. En un intento de mejorar las características del flujo de aire, algunos fabricantes de molinos para procesos en seco, empezaron a ofrecer molinos con chumaceras montados directamente en el cilindro del molino. Esto permitía una alimentación y descarga tubular que puedan ser diseñados para desarrollar una óptima velocidad del

aire a través del molino

resultando en el circuito de molienda una mejora de eficiencia y mejor utilización de las energía.

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En 1981, un especialista de un proveedor noruego, Seanmez encargada por la mina de hierro Sydvarenger para desarrollar una gran unidad de molienda simple el cual fue requerido para incrementar la capacidad en su planta existente. Este contrato fue particularmente un desafío porque el nuevo molino de bolas de 8 Mw, que fue el más grande en su tiempo, fue solicitado para ocupar el espacio físico ocupado por una unidad existente de 1.1 Mw. Scanmec diseñó un soporte del molino múltiple no convencional, con rodamientos fluctuantes tipo chumaceras para uso pesado y anillos montados en el diámetro del molino. El resultado fue un arreglo compacto que ocupó el espacio disponible que existía en la línea de molienda. Posteriormente la innovación continua con la instalación del rotor del motor sobre el cilindro del molino. El molino de Syvaranger incorporado contó con otro interesante desarrollo bueno. En contra las predicciones de los competidores de que la estructura del molino fallaría prematuramente, este molino demostró confiabilidad y servicio económico hasta su cierre de la planta en 1997. El molino Sydvarenger con su segunda generación de soporte probó que los grandes molinos de bolas podían ser fabricados con confiabilidad y operación económica. Actualmente con circuitos de conminución de gran capacidad con planes de expansión, los molinos AG, SAG y bolas deberán ser de grandes dimensiones para a su vez poder procesar altos volúmenes de mineral. El diseño de las chumaceras se facilitó con el uso de lineamientos como CAD y sofisticados métodos de modelamiento de elementos finitos. Lo que permitió desarrollar rápidamente desde mediados de las 90 unidades de dimensiones record. Pero con el incremento de la demanda surgieron problemas de logística, despachos y puesta en marcha de equipos de gran capacidad. También se presentaron inconvenientes de operación ya

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sea por oscilaciones u otros fenómenos que pusieron fuera de servicio las unidades por semanas o meses. Las dificultades se fueron superando hasta llegar el diseño de soportes múltiples (multipad) en los cuellos de las tapas de alimentación descarga

Pad Mixto

Pad Hidrostático

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Pad Hidrostático

Operación del molino SAG Revisión: La

acción

del

molino

está

regulada

por

dos

fenómenos

principalmente: 1)

El proceso de molienda.

2)

El transporte del material a través del molino y de la parrilla.

Dentro del proceso de molienda podemos decir que existen dos parámetros que la definen: a. La velocidad con que se muelen las partículas. b. La distribución de tamaño de los productos que se obtienen. Para ello hay que tener en cuenta los mecanismos que actúan en la reducción de tamaño: impacto, reducción y abrasión, los tres tipos de mecanismo actúan simultáneamente.

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La molienda por impacto ocurre cuando la energía es aplicada rápidamente y es mayor que la que se necesita para romper la partícula, bajo estas condiciones la partícula se rompe en muchos pedazos con un amplio rango de tamaños. Esto sucede cuando las bolas de gran tamaño son levantadas con suficiente energía como para que se separen de la carga y caigan golpeando violentamente el mineral que se encuentra al pie del molino. Lo mismo ocurre con las rocas grandes (autofractura).

La molienda por compresión ocurre cuando la energía es aplicada lentamente y es la necesaria para llevar la partícula justo a su punto de fractura, rompiéndola en unos pocos pedazos. Esta situación ocurre por ejemplo, por la acción de las bolas y rocas de gran tamaño, al rodar hacia el pie de la carga sobre las partículas de tamaño intermedio y fino.

La molienda por abrasión ocurre cuando la energía aplicada es insuficiente para producir un quiebre de la partícula y más bien se produce una fractura localizada. Este tipo de molienda ocurre entre las rocas que están en contacto, las cuales se desgastan hasta

que

son

suficientemente

pequeñas

como

para

ser

fracturadas por bolas o partículas mayores.

A todo esto tenemos que mencionar el término astillamiento o chipping, que se usa para nombrar en forma específica la remoción de puntas y asperezas de una roca fresca. Este mecanismo de fractura entrega un producto de una distribución granulométrica similar a la que se obtiene por abrasión, es decir, un núcleo redondeado y una fracción fina con pocas partículas en el rango intermedio.

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Zona en la cual la fuerza centrífuga es neutralizada por el peso de los medios moledores

Zona de Cascadas

Zona de Catarata

Zona de Abrasión

Zona de Impacto Zona muerta (Pie de la carga)

Ilustración del movimiento de la carga de un molino operando a velocidad normal.

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Abrasión ( producto grueso)

CANTIDAD Compresión

Impacto

Abrasión ( producto fino)

Tamaño de alimentación

Representación de los mecanismos de molienda de las partículas y la distribución de tamaños de producto

Acción de los Medios moledores Alimentación

Masa de Mineral retenido

Impacto Compresión Abrasión

Clasificación de salida Productos

Parrilla

de

de

molienda

descarga

Gráfico interior de un molino

Los mecanismos de molienda que actúan sobre las partículas son determinados en gran medida por el movimiento de la carga y por la composición de los medios moledores. El tipo de movimiento de la carga depende de la velocidad con que se rota el molino y de los levantadores de carga que tenga la coraza. De acuerdo a los movimientos se distinguen varias zonas:

Producto

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a) Zona de cascada.-

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Los medios moledores tienden a rodar

suavemente produciéndose una cascada. Esta cascada favorece la abrasión generando gran cantidad de finos. Se produce también un mayor desgaste de corazas. b) Zona de catarata.- Los medios moledores se separan de la carga en el punto más alto y al caer desarrollan una trayectoria parabólica. Conduce a la conminución por impacto y menor desgaste de las corazas. Debe notarse que en la zona de catarata los medios moledores caen libremente y no ocurre fractura sino hasta que ellos impactan contra la carga o contra el cilindro. Cuando el nivel de carga en el molino es bajo o el impacto de las bolas se puede producir directamente sobre el cilindro generando ruptura de los medios moledores y dañando seriamente los revestimientos. c) Zona de compresión.- La carga tiende a pegarse a la coraza, en este caso se reduce drásticamente la ruptura por impacto y sólo actúan los mecanismos de abrasión y compresión por la fuerza centrífuga y presión de la carga. Consecuentemente, en la molienda tradicional por bolas conviene tener el mínimo de catarata, en la molienda por barras también conviene tener el mínimo de catarata para evitar el entrecruzamiento de las barras, sin embargo, en la molienda SAG conviene tener una fracción de la carga en catarata para promover más adecuadamente el fracturamiento del mineral fino e intermedio causado por la fracción gruesa. A su vez el mineral grueso, con los golpes que aplica se va desgastando hasta que alcanza un tamaño en el cual puede ser fracturado por las bolas o fracción gruesa de la carga fresca. Aunque la descripción de los mecanismos de molienda es útil para explicar porque ocurre la fractura, no ha servido para desarrollar un análisis cuantitativo de los sistemas de reducción de tamaño. Esto se debe a que es muy difícil aislar los tres mecanismos teórica o experimentalmente.

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A pesar de esta dificultad, ya se han realizado algunos avances en el estudio del proceso y es posible medir tasas de abrasión y tasas de fractura. Para cuantificar la tasa neta de producción de un cierto tamaño de partícula i es necesario conocer dos magnitudes: 1.- La tasa de desaparición de la partícula del tamaño i. 2.- La tasa de generación de partículas de tamaño i a partir de la fractura de partículas de tamaños superiores.

La tasa de desaparición de las partículas de un cierto tamaño i es proporcional a la masa de esas partículas en el molino, es decir: Tasa de desaparición de las partículas de tamaño i = -Si.mi.M En donde M es la masa de mineral en el molino, mi es la fracción en peso de las partículas de tamaño i en el molino y Si es la velocidad específica de molienda de ese mismo tamaño. La tasa de generación de partículas de tamaño i, a partir de la fractura de una de tamaño mayor j, es proporcional a la masa fracturada de tamaño j, es decir: Tasa de generación de generación de partícula i a partir de la fracturación de la partícula j

= bij.Sj.mj.M

En donde bij es la fracción de los productos de molienda de tamaño j que aparecen en el tamaño i. Al conjunto de valores bij se le llama función distribución de fractura primaria o hábito de fractura. Los valores bij se usan en forma acumulada bajo el tamaño como se muestra en la siguiente tabla:

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Tabla de distribución de los productos de fractura del tamaño i Tamaño

Fracción retenida

Fracción acumulada bajo el tamaño

2

b21

B21 = b21+b31+ b41+ b51+…+bn1 = 1,0

3

b31

B31 = b31+b41+ b51+…+bn1

4

b41

B41 = b41+b51+…+bn1

5

b51

B51 = b51+…+bn1

“

“

“

“

“

“

N

bn1

Bn1 = bn1

Los valores b que se obtienen en molienda autógena y semiautógena son bimodales lo que es indicativo de la existencia de más de un mecanismo de molienda. La forma típica de la distribución de fractura acumulada B y de los valores S se muestran en las siguientes figuras respectivas: Factores de B y S

Forma típica de los valores de la velocidad especifica de molienda (S), en función del tamaño

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Forma típica de la distribución de fractura acumulada (B), en función de tamaño

Los valores B y S son muy útiles para desarrollar un balance de masas en el interior del molino y un modelo matemático del mismo. Sin embargo S y B dependen de las condiciones y de las características del mineral, por lo que se necesita tener relaciones matemáticas que representen esas dependencias. Es importante notar que es un molino semiautógeno la carga moledora está compuesta por dos componentes: las rocas de mineral y las bolas de acero. En este caso las tasas de fractura (velocidad específica de fractura) y la distribución de los fragmentos va a ser la resultante de la acción de ambos medios de molienda. La adición de bolas es una forma de controlar el balance entre los distintos mecanismos de molienda y favorece la ruptura por impacto y compresión. Por otra parte, en términos generales la dureza puede ser definida como la resistencia a la fractura, es decir, la resistencia a la propagación de grietas que dividen la roca en fragmentos de menor tamaño. Por la naturaleza heterogénea de los yacimientos, los minerales no poseen una sola dureza, sino que más bien, presentan un rango entre un valor alto que dará origen a un “mineral duro” y un valor bajo que dará origen a un “mineral blando”. La existencia de

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esta variabilidad hace que la operación de los molinos SAG tenga fluctuaciones, pasando de una alta capacidad de procesamiento para minerales de una dureza adecuada, a una baja capacidad de procesamiento para minerales, muy duros. Normalmente esta dureza se refleja en la distribución de tamaños del flujo de alimentación. La mejor forma de minimizar este problema es suministrando al molino una mezcla de alimentación de dureza promedio y constante. En la práctica es muy difícil poder implementar esto ya que se requiere de una programación de la explotación del yacimiento y un control de inventario de los acopios de mineral detallada. En resumen podemos decir que los factores que afectan la molienda son: •

Dureza del mineral.

•

Composición de los medios de molienda (bolas-rocas).

•

Distribución de tamaño de los medios de molienda.

•

Nivel de llenado del molino.

•

Densidad de la pulpa.

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Carga Alimentación

producto

Fractura

Velocidad especifica de fractura

Transferencia de masa y descarga

Función distribución de fractura

Alta Energía (impacto)

Función transferencia de masa

Baja energía (abrasión)

Un balance de masa del molino SAG sería:

{acumulación}={entradas}–{salidas}+{generación neta}

Función clasificación

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Este balance global aplicado a las partículas del intervalo de tamaño i se transforma en:

Flujo de Acumulación de

Flujo de

mineral

mineral de

de

masa del tamaño = tamaño i que - tamaño i + i en el molino

entra al

que sale

molino

del molino

Tasa de transfor

Tasa

mación

transforma

al tamaño i

-

ción desde tamaño i a

desde

tamaños

tamaños

menores

mayores

Si se asume que el molino es un reactor de mezcla perfecto y que la tasa de desaparición de las partículas de un cierto tamaño i es proporcional a la masa de esas partículas en el molino, entonces el balance de masa anterior puede ser escrito para cada intervalo de tamaño con: dmi/dt = GsaFia – GspFip - ΣbijSjmj –Simi

i = 1,2,3,...,n

En donde Gsa y Gsp son los flujos másicos del mineral en la alimentación y en el producto respectivamente y mi es la masa de partículas de tamaño i en el interior del molino. Los subíndices s, a y p indican sólido, alimentación y producto. Otro elemento importante en el desarrollo de un modelo para los molinos SAG es la incorporación de la parrilla de descarga. Para ello, es razonable asumir que la parrilla actúa como un clasificador de salida y que permite evacuar un flujo másico de la descarga proporcional a la masa de mineral en el interior del molino. GspFip = βimi

i = ip,...,n

Como para los tamaños mayores que la abertura de la parrilla de descarga es cero.

de

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GspFip = 0 Entonces: dmi/dt = GsaFia + ΣbijSjmj – Simi

i = 1,...,ip-1

Los balances globales para el mineral y el agua pueden expresarse como: dMs/dt = Gsa – Gsp dMl/dt = Gla – Glp En donde Gla y Glp son los flujos másicos de líquidos en la alimentación y en el producto. El subíndice l indica líquido. Del mismo modo que para el sólido, se puede asumir: Glp = βlMl Bajo condiciones de régimen permanente el modelo presentado se reduce a: mi = (GsaFia+ΣbijSjmj)/(Si+bi) Fip = βimi/Gsp = 0, si, i = i,..., ip − 1 βi   ≠ 0, si, i = ip,..., n

(modelo estacionario)

Bajo condiciones de cambio el modelo puede expresarse como: mi(t2)=mi(t1)+[Gsa(t1)Fia(t1)-Gsp(t1)Fsp(t1)+ΣbijSjmj(t1)](t2-t1) (modelo dinámico) Es decir a partir de un valor conocido en t1 es posible generar el valor en t2. Esto es una muestra de cómo a partir de los parámetros si y bij es posible formular modelos que permiten representar la conducta del molino frente a cambios de granulometría de alimentación, dureza, flujo de sólidos y de líquidos entre otros. Ahora se puede decir que los principales factores que afectan el transporte de mineral a través del molino son:

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•

Densidad de la pulpa.

•

Distribución del tamaño de la carga, que depende mucho de la distribución de tamaño de la alimentación.

Variables de Operación del Molino SAG: Antes

de

analizar

cada

variable

vamos

a

enumerar

las

características y modo de operación de un molino SAG: •

Utilizar una parrilla de descarga que evite que las partículas gruesas dejen el molino.

•

El flujo del mineral a través de la parrilla es proporcional a la masa de mineral fino en el interior del molino.

•

La tasa de alimentación no afecta mayormente el tamaño de la descarga.

•

El mineral de llenado aumenta con el flujo de alimentación.

•

Existe un flujo máximo que permite una operación estable.

•

La distribución de tamaño del mineral retenido define las tasas de molienda.

•

El mineral actúa simultáneamente como agente de molienda y como material sometido a molienda.

•

La carga del molino y el flujo máximo de procesamiento quedan determinados principalmente por las características del mineral y no por el operador.

•

Puede ocurrir una acumulación de partículas de un cierto tamaño, problema conocido como la existencia de un tamaño crítico.

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Variables Manipuladas: Flujo de Alimentación Fresca: El grado de llenado de un molino SAG depende del flujo de alimentación del mineral fresco con que opera, mientras mayor sea el flujo de alimentación, mayor será el volumen de la carga con que trabaja el molino. Esto se debe a que la molienda y la descarga de mineral son procesos cinéticos, en los cuales, si las condiciones operacionales permanecen constantes, las masas de mineral molido y descargado por unidad de tiempo, son proporcionales a la masa presente en el molino. En consecuencia para igualar (balancear) un aumento de flujo de entrada, la cantidad de mineral presente en el molino debe necesariamente aumentar, esto ocurre así hasta un cierto valor de llenado del molino por sobre el cual el proceso se revierte. Debido a que el volumen de la carga está relacionado con el flujo de alimentación, como se indica en la figura, en la práctica el nivel de la descarga se controla ajustando el flujo de alimentación.

Flujo de alimentación

Volumen de la carga Relación entre el flujo de alimentación y el volumen de la carga de un volumen

Además de la relación mencionada, el volumen de la carga tiene un efecto directo en la potencia, de tal manera que el flujo de alimentación y la potencia quedan relacionados como se indica en la figura.

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Potencia neta del molino

Zona estable

Zona inestable

Flujo de Alimentación Efecto del flujo de alimentación en la potencia neta consumida por el volumen

Se observa que la potencia aumenta con el flujo, comenzando desde un valor cero, a medida que el flujo de alimentación crece ,la potencia consumida se incrementa hasta llegar a un valor máximo. Un flujo de alimentación aun mayor provocará una sobrecarga y la potencia comenzará a caer rápidamente. En esta condición de sobrecarga, la intensidad de la acción de molienda se reduce y la capacidad de procesamiento del molino disminuye. Frente a esta situación el operador parará la alimentación de sólidos al molino y permitirá que se vacíe, luego reanudará la alimentación a una tasa más baja hasta estabilizar la operación nuevamente.

La siguiente figura muestra la variación de la potencia consumida cuando un molino SAG es alimentado con mineral fresco hasta que se sobrecargue y luego se le permite vaciarse.

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Potencia neta consumida

Fracción del llenado J Efecto de la carga fresca y vaciado de una sobrecarga sobre la demanda de potencia del molino

Es importante destacar que el máximo de la potencia cuando se está cargando el molino con “roca fresca” es mayor que el máximo cuando se encuentra vaciándose. Este efecto es el resultado del estado (o forma) de las rocas, cuando se agrega alimentación fresca, las rocas tienen formas irregulares y presentan un ángulo de reposo mayor. Durante la fase de vaciado los guijarros (pebbles ) formados a partir de la alimentación se habrán redondeado y rodarán más fácilmente sobre la carga, presentando un ángulo de reposo menor y en consecuencia demandarán menos energía.

Distribución Granulométrica en la Alimentación: Otro factor que afecta al volumen de la carga en un molino SAG, es la distribución

de

tamaño

en

la

alimentación.

La

experiencia

operacional ha mostrado que para un flujo de alimentación fijo, el volumen de la carga en el molino es menor, mientras mayor es la proporción del mineral grueso en la alimentación; visto de otra forma, para un volumen de carga constante, una mayor capacidad de procesamiento se logra cuando el mineral de alimentación es más grueso. Lo anterior se debe a que la capacidad moledora del molino está determinada por los medios de molienda, los cuales se forman a partir de las rocas de mayor tamaño en la alimentación. Si la

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cantidad de gruesos alimentada no es suficiente, la intensidad de la molienda en el molino será reducida y la capacidad del molino decrecerá. Este efecto se muestra en la siguiente figura. Aumento de la dureza relativa

Potencia neta del molino

Aumento de gruesos con dureza constante

Flujo de alimentación

El análisis anterior sólo es válido en el caso que la dureza del mineral sea normal y permanezca constante y los cambios de granulometría corresponda a problemas de segregación natural en el mineral. Si la cantidad o segregación de gruesos en la alimentación aumenta demasiado, la capacidad de procesamiento del molino disminuirá ya que estaría faltando la fracción fina que principalmente se muele, es decir el mineral se comportaría como si fuera más duro y la capacidad de molienda del molino bajaría. Esto también será así si el mineral se vuelve completamente fino. Es importante notar que en estos dos casos (granulometría muy gruesa y muy fina) el mineral tendrá un alto consumo de energía específica, aparentando ser más duro (menor aptitud para ser molido en forma semiautógena).

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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 más duro es el mineral, mayor será el tiempo que toma su reducción de tamaño, por esto para un flujo de alimentación constante, el volumen de la carga aumentará junto con la dureza del mineral. Si el molino está operado con un tonelaje inferior a su capacidad máxima, al aumentar el volumen de su carga consumirá más potencia y el cambio en la dureza se compensará con un aumento del consumo de energía por tonelada de mineral fresco, sin embargo si el molino está siendo operado a su máxima

capacidad

un

aumento

de

la

dureza

producirá

un

sobrellenado que solo podrá ser compensado con una disminución del tonelaje tratado.

Variables controladas: Densidad y viscosidad de la pulpa: Densidad

y

viscosidad

de

la

pulpa,

están

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 densidades, en la descarga y en el interior del molino, no son las mismas. La retención de agua en el molino es generalmente menor que la de sólidos finos, de allí que la densidad de la pulpa al interior sea mayor que en la descarga. A través de la densidad de la pulpa en la descarga, es posible controlar el nivel de pulpa en el molino. Si se aumenta el agua de alimentación es posible descargar todos los finos con mayor rapidez. En términos de tasas de descarga, lo que ocurre es que aumentando la densidad, se incrementa la viscosidad y se reducen las tasas de descarga, provocando un aumento del volumen de pulpa y de la

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potencia,

además

de

una

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disminución

de

la

capacidad

de

procesamiento del mineral. El aumento de la potencia se debe a un leve crecimiento de la masa en el molino y del ángulo de apoyo de la carga. Una pulpa más densa y viscosa favorecerá un ángulo de apoyo mayor que significa mayor demanda de potencia. La figura muestra el aumento de la potencia relativa que se puede esperar al variar el porcentaje de sólidos de la pulpa al interior del molino, considerando que el ángulo de la carga permanece constante.

Potencia

85

relativa

75 65

Nivel de llenado ( % )

Demanda de Potencia del molino en formación de llenado (J) para pulpas de distintos % de sólidos

Carga de bolas: Un factor que influya mucho en la operación de un molino SAG es el volumen de la carga de bolas. Este volumen se expresa como una fracción del volumen total del molino y puede variar entre 4% y 14% siendo el valor más usado un 8%. Existen dos casos generales en los cuales es deseable agrupar bolas en un molino SAG: 1.

Cuando se tiene una excesiva acumulación de mineral fino e intermedio, debido a una falta de rocas grandes en alimentación al molino, que permita formar una carga apta para moler esos tamaños.

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2.

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Cuando existe una acumulación de rocas grandes debido a la incapacidad de la carga para romper esos tamaños.

En el primer caso una distribución de bolas relativamente finas, con un máximo de 3 pulgadas (75 mm) es preferible. Para el segundo caso una distribución más gruesa con bolas de tamaño máximo es más adecuada. En ambos casos el uso de las bolas incrementa las tasas de molienda de los tamaños críticos y la capacidad de molienda se verá favorecida. El uso de las bolas eleva la densidad media de la carga y hace que la potencia demandada por el molino sea mayor como se muestra en la figura, la cual se obtuvo para valores fijos de la carga de bolas, aumentando el nivel del molino a través de una mayor carga de mineral. Esto tiene como consecuencia que la densidad media de la carga disminuye a medida que aumenta el llenado del molino.

JB(%) 16 12 Potencia

8

Relativa

4 0

Nivel de llenado J(%) Variación de la potencia en función del llenado del molino para distintas cargas de bolas

Si por el contrario, mantenemos la densidad media de la carga fija, entonces al llenar el molino, la carga de bolas aumenta y la potencia relativa varía como se indica en la figura.

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Potencia relativa

3.0

3.5 4.0

Nivel de llenado J(%) Demanda de potencial del molino en función del llenado para distintas densidades de carga

El efecto de un aumento de bolas en el molino, para nivel de llenado constante de 35% se puede notar en la figura. En ella se aprecia que el aumento de potencia es directamente proporcional a la carga de bolas en el molino.

Potencia Relativa

JB Efecto de la carga de bolas en la potencia para un nivel de llenado de molino constante

Un simple cálculo permite demostrar que para una fracción de llenado de un 25%, un 8% de bolas representa aproximadamente el 45% de la masa total del molino. El aumento del peso de la carga es la razón por la que el uso de bolas de acero produce un gran aumento del consumo de potencia en los molinos SAG. La carga máxima de bolas es de un 12% a 14% del volumen del molino. Este es un límite impuesto por el desgaste excesivo de las bolas y

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revestimientos por problemas mecánicos al usar cargas mayores. El uso de bolas de acero en el molino hace que este entregue un producto más grueso y tenga una mayor capacidad por unidad de volumen. Sin embargo, se ha encontrado que para la mayoría de los minerales existe una carga de bolas óptima, que minimiza la energía específica consumida por el molino como se muestra en la figura.

Energía Especifica

Carga de Bolas

Esquema del efecto de la carga de Bolas

JB

JB en la energía especifica

La determinación de la carga de bolas óptima es finalmente un problema de carácter económico pues una de las principales ventajas de costos para los sistemas autógenos es el bajo consumo de acero. Distribución de tamaño de la carga: Ya se indico que la distribución de tamaño de al carga en el molino está determinada principalmente por la distribución de tamaño en la alimentación, mientras más gruesa es la alimentación, más gruesa es la carga. Esta afecta la retención de pulpa en el molino, debido a que las tasas de descarga a través de la parrilla dependen de la permeabilidad de la carga, que es función de su distribución de tamaños. En términos generales, mientras más gruesa es la carga, más permeable será y mayor serán las tasas de descarga. Variaciones en la tasa de descarga debido a la distribución de tamaños de la

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carga, pueden ser compensadas mediante el ajuste de densidad de la pulpa del molino, de tal manera que, a medida que la alimentación se torna más gruesa, uno podría incrementar la capacidad de descarga. Sin embargo, la alimentación más gruesa tiende a aumentar la carga circulante, lo cual implica aumentar la densidad de la carga automáticamente sin la intervención del operador. En todo caso es probable que se obtengan beneficios adicionales al aumentar la densidad de la pulpa frente a una carga más gruesa. Esto debido principalmente a que para aumentar el fracturamiento necesitamos aumentar la altura de caída (o ángulo de la carga) lo que es posible lograr a través de una mayor densidad de la pulpa. También puede darse el caso que para una carga gruesa y dura convenga más diluir al máximo la alimentación al molino, ya que con eso promovemos el desgaste de las rocas. Contradictoriamente, cuando el mineral de alimentación viene muy fino, también podría convenir disminuir la densidad de la pulpa con el objeto de evacuar el mineral en un estado más grueso de manera de compensar, por las falta de capacidad de molienda. El planteamiento anterior no es válido para todos los minerales ya que cada mineral presenta un comportamiento específico distinto de los demás. Puede darse ciertos niveles de granulometría y porcentaje de sólidos que permitan la existencia del fenómeno de empaquetamiento del molino. Este problema consiste en una depositación y fijación del material fino e intermedio entre los levantadores de carga del molino y puede controlarse con un adecuado manejo del porcentaje de sólidos en el molino.

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Angulo de la carga: El ángulo de la carga es un factor determinante del consumo de potencia del molino. Hasta la fecha no se ha desarrollado estudios que permitan establecer la forma en que el ángulo de la carga se ve afectado por las condiciones de operación. Sin embargo, es posible establecer términos cualitativos, que la densidad de la pulpa, el tamaño y la proporción de las rocas de mineral retenido, la velocidad de rotación del molino y el buen diseño y estado de los lifters tienden a aumentar el valor del ángulo de la carga. Valores típicos del ángulo de la carga son 35° a 40° para molinos industriales y 30° a 35° para molinos de escala piloto.

Después de analizar las variables operativas del molino SAG se concluye: •

Es un proceso complejo con muchas interacciones entre sus variables.

•

El operador no fija los medios moledores del molino.

•

No es posible generalizar el comportamiento de los circuitos de molienda SAG.

•

El número de variables que afectan la molienda SAG es elevado.

•

Un mismo cambio en la conducta del molino puede ser explicado por más de una causa.

Instrumentación y control del molino SAG: Objetivos del control: El objetivo final de un sistema de control se define de acuerdo a un criterio técnico económico, que siempre busca obtener el máximo beneficio económico de la inversión

que se ha realizado. Sin

embargo, los objetivos técnicos pueden variar considerablemente de

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una planta a otra y dentro de una misma planta puede variar con el tiempo, por ejemplo, en una planta concentradora de cobre, cuando la demanda de este metal en el mercado es alta, el objetivo principal puede ser maximizar la producción, mientras que si la demanda es baja, el objetivo principal puede ser mejorar la recuperación y disminuir los costos de operación. Los objetivos del control en la molienda SAG deben ser claramente especificados, se pueden mencionar:

a) Maximizar la producción. b) Mejorar la recuperación y disminución de costos. c) Granulometría constante

Sin embargo tal vez el primer objetivo que deben lograr cualquier esquema de control es hacer que la operación del molino SAG sea estable, Para una operación estable de un molino se requiere tres condiciones a)

Una

adecuada

proporción

de

las

fracciones

gruesas, intermedio y fino en la alimentación fresca que le permite al molino suponer los medios moledores. b)

Un flujo de alimentación fresca que permita igualar la tasa de ingreso de mineral grueso, con una

tasa

de

molienda

hacia

tamaños

más

pequeños. c)

Una tasa de descarga a través de la parrilla del mollino que permita evacuar el mineral fino, a la misma tasa que ingresa y que se genera por fracturamiento de los tamaños superiores.

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Aplicando la definición de variables de control a las principales variables que afectan la molienda semiautógena se tiene la siguiente lista.

1) Variables Manipuladas. •

Flujo de mineral fresco

•

Flujo de agua al molino

•

Flujo de agua al pozo de descarga del molino

•

Tasa de adición de bolas

•

Número de alimentadores de mineral fresco en operación.

2) Variables Controladas. •

Potencia consumida

•

Densidad de la pulpa de descarga

•

Nivel del pozo de descarga

•

Tamaño del producto final del circuito

•

Intensidad del sonido del molino

•

Presión en los descansos del molino

•

Nivel de llenado del molino

•

Carga de bolas en el molino

•

Carga circulante

3) Perturbaciones. •

Dureza del mineral

•

Distribución granulométrica de la alimentación fresca.

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•

Mineralogía de la mena

•

Desgaste de los lifters

•

Desgaste de las bolas

•

Desgaste de la parrilla de descarga

•

Densidad del mineral

•

Variaciones descontroladas del agua

•

Variaciones descontroladas del mineral

•

Viscosidad de la pulpa.

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Instrumentación del SAG

Como se indica la acción de control es particular para cada situación o planta, pero analizaremos las variables más comunes en el control y operación del molino SAG.

Potencia Consumida La potencia (P) necesaria para rotar un molino es una de las variables de mayor importancia en molienda SAG. Vamos a analizar de que manera las variables operacionales afectan su valor, para ello haremos uso de la siguiente figura.

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Representación idealizada de la carga de un molino en operación

La figura muestra un molino de diámetro interno D rotando a una velocidad de N revoluciones por minuto (rpm) con una descarga de mineral, bolas de un peso de Mt toneladas. Para mantener el molino en rotación debemos ejercer un torque es proporcional al producto entre el peso Mt y la distancia o brazo b.

Torque = Mt x b

El punto G es el centro de masas de la carga. El brazo b es la distancia entre el centro de masas G y el eje vertical de simetría del molino.

Conociendo

como

varían

estas

cantidades

con

las

condiciones de operación, podremos saber como se ve afectada la potencia porque también sabremos que: Potencia = Torque x Velocidad de rotación

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El brazo b se ve afectado por: •

El nivel de llenado a)

Si el nivel de llenado tiende a cero b, tiende el valor máximo que puede alcanzar.

b)

Si el nivel de llenado tiende a 100%, b tiende al valor cero.

•

El ángulo de la carga a)

Mientras mayor es el ángulo de la carga (x) mayor es el brazo b.

Analizando el torque: a)

El producto Mt x b entrega, el torque que se necesita ejercer para mantener el molino en movimiento.

b)

El brazo aumenta con el ángulo de reposo. En consecuencia cualquier factor que afecte este ángulo de reposo. En consecuencia cualquier factor que afecte este ángulo afectará del mismo modo a la potencia.

c)

A medida que el nivel del molino aumenta, Mt se incrementa y b disminuye. Si el molino se encuentra vacío el factor Mt es cero y si esta completamente lleno b es cero, es decir en ambos casos el torque es cero. Por lo tanto debe existir entre estos dos extremos un valor máximo para cada molino.

d)

Para un peso (Mt) constante, si la carga tiene una mayor densidad b se incrementará con lo cual la potencia se hace mayor.

e)

Para un volumen de llenado constante, si la carga tiene una mayor densidad aumenta su peso (Mt) y la potencia crece.

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Entonces la potencia del molino se ve afectada por: •

•

Peso de la carga total a)

Nivel de llenado por bolas

b)

Nivel de llenado por mineral grueso

c)

Densidad de la pulpa

Angulo de la carga a)

Nivel de llenado

b)

Densidad (viscosidad) de la pulpa

c)

Distribución de tamaño de la carga.

d)

Forma de las rocas

Un gráfico importante para la operación es el de la potencia versus nivel de llenado.

estable

inestable

Potencia

Nivel de llenado

Es importante notar que pequeñas variaciones en la capacidad de levantar su carga el molino, afectara considerablemente la potencia de este. Por ejemplo si α pasa de 40 a 45º la potencia aumentará en un 10%, si el resto de las condiciones permanecen constantes. De esto se ve la importancia de la densidad de la descarga para determinar la potencia demandada por el molino.

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Presión en los descansos del molino. Se puede asumir que la presión del aceite en los descansos del molino varía proporcionalmente con el peso del molino y su carga, es decir:

Presión = c {Peso del molino + Peso del mineral grueso + Peso de la pulpa + Peso de las bolas}

C es una constante de proporcionalidad. Se debe tener presente que el valor de la presión del aceite varía con su temperatura, normalmente se realiza una corrección por este efecto internamente en el sistema de medida y lectura. La variable que fluctúa en forma más rápida es el peso o volumen de la carga de mineral, entonces; Presión = Po + C {Peso de la carga del mineral}

En el gráfico, esta relación queda representada por

Presión de Aceite en los descansos

Po

Peso de la carga del mineral

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Haciendo una lista de variables que afectan el Peso del Molino o Presión de aceite en los descansos: •

Masa del mineral en el molino

•

Masa de bolas en el molino

•

Masa de agua en el molino

•

Peso del cilindro del molino (constante)

•

Peso de los revestimientos del molino

•

Temperatura del aceite en los descansos

•

Momento magnético acoplado (deformaciones trunnion y excentricidad del molino

Intensidad del sonido del molino: Es una variable que aún se esta optimizando su medición es importante en el control del molino y de gran ayuda para determinar la operación de este. De gran importancia en la protección de los revestimientos. La intensidad del sonido del molino se verá afectado por:

1)

Carga de bolas

2)

Carga de mineral retenido en el molino

3)

Densidad de la pulpa

4)

Distribución de tamaños de los medios moledores

5)

Empaquetamiento del mineral entre los liftus

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Sobrecarga del molino: En molienda SAG es usual que se desee operar el molino de manera que consuma la potencia máxima instalada. Esto permite obtener la máxima capacidad de procesamiento. Sin embargo es posible afirmar que el consumo máximo de potencia está en el borde de una situación inestable, un aumento del llenado del molino más allá del valor que corresponde al consumo de potencia máximo, conduce a una sobrecarga del molino que debe ser prevenido. Por otro lado, el valor de la potencia máxima que puede consumir un molino no es constante sino que depende de variables como la densidad de la carga, la distribución de tamaños del mineral alimentado, densidad de la pulpa, carga de bolas, estado de las cargas y muchas otras. Del mismo modo el llenado del molino que corresponde a la potencia máxima no es constante, sino que está relacionado con el llenado de bolas, ángulo de la carga y posiblemente otras variables. En consecuencia esto permite concluir que la demanda de potencia máxima al molino, el nivel de llenado para esa potencia y su correspondiente flujo de alimentación cambiaron durante la operación en forma muy dinámica. Desde un punto de vista de estabilidad de la operación es muy necesario saber en todo momento, si el molino está siendo operado en la región estable (es decir a la izquierda del máximo de la curva potencia versus nivel de llenado) o bajo condiciones estables (a la derecha del máximo de la curva). Dado que se puede relacionar el nivel de llenado de molino con la presión en los descansos, es posible predecir algunas situaciones de sobrecarga del molino observando la tendencia del registro de esa variable junto con el de potencia, como lo muestran las siguientes figuras:

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Potencia VS Presión en los descansos

En consecuencia el operador puede controlar manualmente el flujo de alimentación, tratando de optimizar la potencia y evitando una situación de sobrecarga. Las acciones de control se pueden deducir de la superposición de los gráficos anteriores y se resumen en la siguiente tabla:

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Tabla 20 Acciones potencia Caso

Comportamiento

Comportamiento

Acción a tomar

Nro.

de la potencia

de la presión en

en el flujo de

los descansos

alimentación

Aumenta

Ninguna

1

Aumenta

Comentario

El molino esta buscando su nivel de equilibrio.

2

Aumenta

Constante

Ninguna

Alguna variable como por ejemplo granulometría gruesa aumentó el ángulo de la carga

3

Aumenta

Disminuye

Ninguna

El molino está saliendo de una situación de sobrecarga

4

Constante

Aumenta

Ninguna

El molino se encuentra operando en la región de máxima potencia; existe tendencia a sobrecarga

5

Constante

Constante

Aumentar

El molino esta en un punto de equilibrio, se debe probar si es posible aumentar el tonelaje

6

Constante

Disminuye

Disminuir

Alguna variable(% de sólidos granulométrica) compensa el efecto de disminución de inventario que está ocurriendo

7

Disminuye

Aumenta

Disminuir

El molino está sobrecargado. Se debe parar la alimentación y luego realimentar a un flujo más bajo

8

Disminuye

Constate

Ninguna

9

Disminuye

Disminuye

Aumentar

Opuesto al caso 2 El molino se está vaciando. Se debe aumentar el flujo de la alimentación.

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Se concluye que el molino puede llegar a sobrecargarse por: •

Aumento de la dureza del mineral

•

Cambio en la granulometría de alimentación

•

Aumento de la densidad de la pulpa

•

Aumento en el flujo de mineral de alimentación.

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Optimización Dependiendo de los requerimientos del proceso económico de la planta, el criterio de optimización será diverso y cuidadosamente definido, la definición de eficiencia también dependerá de las necesidades de la planta. Conociendo todo lo referente a las características mecánicas / eléctricas de nuestro molino podríamos enumerar las reglas que se siguieron para asegurar que nuestro equipo sea operado óptimamente junto con todo lo hecho podemos valernos de las siguientes listas resumen de las variables que afecten los principales factores de operación del molino. a) Variables que afecten la potencia 1) Masa del mineral • Densidad del mineral • Volumen real del mineral en el molino •

Flujo de alimentación fresca

•

Porcentaje de sólidos en la alimentación

•

Flujo de carga circulante

•

Velocidad neta de generación de partículas finas

•

Capacidad de transporte y de evacuación del mineral

2) Masa de bolas -

Densidad de las bolas

-

Volumen real de bolas en el molino •

Tasa de alimentación de bolas en el molino

•

Tasa de desgaste de bolas

•

Flujo de bolas purgadas

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3) Masa de agua • Volumen de agua en el molino • Volumen de la pulpa en el molino • Porcentaje de sólidos en el interior del molino 4) Brazo de la carga • Volumen aparente de la carga en movimiento • Angulo de levantamiento de la carga • Viscosidad de la pulpa en el interior del molino • Diseño y estado de los revestimientos • Velocidad de rotación del molino • Granulometría de la carga interna del molino

5) Velocidad de rotación del molino

b) Variables que afectan la capacidad de molienda 1) Características del mineral Dureza,

fragilidad,

hábito

de

fractura,

densidad,

granulometría.

2) Composición de los medios moledores Volumen y granulometría de mineral grueso en el molino -

Proporción de mineral grueso en la alimentación

-

Tamaño

máximo

en

alimentada -

Dureza de las rocas

-

Flujo de rocas purgadas

la

fracción

gruesa

Segunda Especialización en Plantas Industriales de Conminuación y Concentración

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOLIENDA SAG Ing. Ezequiel Cárdenas Valderrama

Volumen y distribución de tamaño de bolas en el molino •

Tasa de alimentación de bolas

•

Tasa de desgaste de las bolas

•

Flujo de bolas purgadas

•

Tamaño de bolas de reposición

3) Eficiencia de los eventos de Molienda -

Dureza del mineral

-

Densidad de las rocas

-

Dureza de las bolas

-

Ángulo de levantamiento

-

Acumulación de finos en el molino

-

Volumen de los medios moledores

-

Distribución de tamaños de los medios moledores

-

Razón mineral / bolas en el molino

-

Velocidad del molino

c) Variables que afectan la capacidad de transporte y evacuación del mineral desde el molino -

Dimensiones de la abertura de la parrilla

-

Area libre de la parrilla

-

Viscosidad de la pulpa

-

Porosidad o permeabilidad de la carga

-

Velocidad del molino

Segunda Especialización en Plantas Industriales de Conminuación y Concentración

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOLIENDA SAG Ing. Ezequiel Cárdenas Valderrama

Area de contacto entre la pulpa y el área

-

libre de la parrilla Masa de mineral fino y agua en el interior del

-

molino Diseño y estado de los levantadores de las

-

tapas y cilindro Diseño y estado de los cajones levantadores

-

de pulpa.

En estas listas revisamos todas las variables que nos permitían llegar a niveles óptimos de operación del molino, a través de ellas podremos alcanzar

las

metas

requeridas

consecuentemente las del circuito.

para

nuestro

molino

y