6.6 Conminución.
La conminución es el término global utilizado para describir la reducción progresiva del tamaño de
la mina en bruto mineral. El principal objetivo de la conminución o reducción del tamaño de las
partículas es maximizar la liberación del mineral de la roca huésped. es un proceso mediante el cual
los materiales particulados se reducen a la Tamaños de producto requeridos para el procesamiento
posterior. o uso final. De hecho, el procedimiento de trituración inicia durante el proceso minero,
siendo la voladura del material in situ la primera etapa. Por lo tanto, el yacimiento se reduce de su
tamaño natural, lo que puede tener un kilómetro o más de extensión, hasta Material extraído de la
mina que contiene fragmentos que miden hasta un metro o más. La conminución es también logró
hacer que las recientes excavaciones Material fácil de manipular con excavadoras o raspadores. para
generar un material puro transportable mediante camiones de acarreo o cintas transportadoras.
Mosher (2011) sugiere que el grado de separación realizado por conminución se establece la
recuperación de grado curva para un procedimiento de concentración dado también como
clásicamente representa el tipo de mineral más grande procesamiento de capital y gastos
operativos.
6.6.1 Mecanismos de fractura.
La fragmentación de partículas se logra mediante la aplicación de fuerza. La manera en que la fuerza
se aplica al material a romper determina tanto la naturaleza del dispositivo de conminución que se
utiliza y los rangos de tamaño de las partículas producidas. Así, el método seleccionado para aplicar
la Las fuerzas de rotura dependen del tamaño al que se El material debe estar roto. Para que una
partícula se fracture, se necesita una tensión lo suficientemente alta como para superar la
resistencia a la fractura de la partícula. Rotura se logra principalmente mediante procesos de
aplastamiento, impacto y desgaste, siendo los tres modos de fractura (compresión, tracción y corte)
(. Fig. 6.11) distinguidos con base en la mecánica de rocas y el tipo de carga. Evidentemente, la
naturaleza del
Figura 6.11 Tipos de fractura y rotura (Imagen cortesía de Metso)
Los productos de fractura son diferentes en cada caso. En la práctica, estos mecanismos de fractura
no ocurren de forma aislada, sino que las roturas requieren una combinación de mecanismos de
fractura. Sin embargo, las máquinas trituradoras suelen estar construidas de tal manera que
prevalece un tipo de rotura. El mecanismo que predominará depende del tamaño de los
componentes y de la configuración mecánica del dispositivo de trituración utilizado.
En la rotura por compresión, se requieren al menos dos superficies de trituración para aplicar
fuerzas de compresión a una partícula, ya sea directa o indirectamente. a través de un lecho de
partículas. Los productos de la fractura. son un pequeño número de fragmentos relativamente
grandes resultantes de la fractura por tracción inducida y una gran cantidad de pequeños
fragmentos que se originan predominantemente en los puntos de aplicación de las fuerzas de
compresión. La cantidad de finos producidos se puede reducir minimizando el área de carga. Esto
se hace a menudo en máquinas trituradoras de compresión mediante el uso de superficies
trituradoras corrugadas.
En la rotura por impacto, hay una rápida transferencia de energía a la partícula donde una partícula
y una superficie rígida u otras partículas sufren un impacto. Si la energía absorbida es
significativamente mayor que la requerida para una fractura simple, la partícula se romperá en una
gran cantidad de fragmentos de tamaño intermedio y muy pequeños, principalmente por falla por
tracción. De este modo, La fractura por rotura tiene lugar cuando la energía aplicada excede la
necesaria para la fractura. Los productos de fractura en esta situación son más pequeños. que en el
caso de fractura por compresión, y el La producción de partículas finas es más extensa.
En cuanto a la rotura por desgaste, las fuerzas se aplican a la superficie de la partícula mediante un
proceso de abrasión entre una partícula y una superficie de rotura u otras partículas. Los productos
de este mecanismo son la partícula original alisada junto con una masa de partículas muy finas. El
desgaste o la abrasión no es estrictamente un evento de rotura sino más bien un fenómeno
superficial donde el esfuerzo cortante hace que el material se desgaste por abrasión. En general, los
procedimientos de reducción de tamaño durante trituración y molienda son distintas. En las
operaciones de trituración, la reducción de tamaño se realiza principalmente por compresión de la
roca contra una superficie rígida. superficie durante la molienda incluye principalmente la abrasión
de la roca por los medios de molienda. Los resultados de un evento de rotura de una sola partícula
no están completamente predecible debido al gran número de variables que afectan el resultado.
6.6.2 Energía para la reducción de tamaño.
La teoría de la reducción de tamaño se dedica a la relación entre la cantidad de energía puesta en
una roca de tamaño conocido y el tamaño de las partículas después de que ha tenido lugar el
proceso de trituración. Es muy importante recordar que el proceso sigue siendo inherentemente
ineficiente porque el 85% de la energía utilizada en la trituración se disipa en forma de calor, el 12%
se atribuye a pérdidas mecánicas y sólo el 3% de la entrada total de energía se utiliza en la reducción
del tamaño de la alimentación. material (Alvarado et al. 1998). En este sentido, un mayor uso de la
energía de voladura con una mayor efectividad puede producir un impacto significativo al reducir la
energía de conminución en el circuito de trituración y molienda aguas abajo (Murr et al. 2015).
Además, «la optimización de mina a molino en varias operaciones a lo largo de los años ha mostrado
beneficios significativos, como altas tasas de rendimiento del molino debido a la reducción del
tamaño superior de la minería mediante un mayor factor de pólvora o energías de explosión»
(Kanchibotla 2014). La coalición para la Conminución Ecoeficiente (PECO) se ha llevado a cabo
últimamente con la colaboración de diferentes empresas del sector minero. El objetivo de CEEC es
promover la sensibilización y la transferencia de conocimientos, principalmente para disminuir el
consumo de energía en la conminución.
Continuamente se están estableciendo métodos mejorados para la trituración de minerales, como
la tecnología SELFRAG, persiguiendo el objetivo de lograr la reducción de tamaño necesaria y la
liberación de mineral con un nivel de consumo de energía menor que el que permite la tecnología
tradicional. La tecnología SELFRAG permite monitorear el proceso de trituración sin contaminación
debido a una combinación de tecnología de potencia de pulso, discontinuidades físicas (eléctricas)
del material y habilidades de ingeniería mecánica y de alto voltaje. Las aplicaciones típicas de esta
tecnología se sitúan principalmente en minerales industriales (por ejemplo, cuarzo) o mineralización
metálica.
El tamaño del producto seleccionado también contribuye de manera importante a la intensidad
energética del proceso de trituración. A medida que se reduce el tamaño del material, la energía
necesaria para lograr el tamaño del producto aumenta enormemente. Esto se debe a que la fuerza
y, por tanto, la resistencia a la rotura de las partículas aumenta a medida que las partículas se hacen
más pequeñas. Por otro lado, el consumo de elementos de acero es otro aspecto de la trituración
que ayuda de manera importante al consumo energético del proceso.
Se han desarrollado varias teorías para explicar la relación entre el aporte de energía y el tamaño
de partícula obtenido a partir de un tamaño de alimentación determinado, pero ninguna de ellas es
completamente exitosa. El mayor problema es que la mayor parte de la energía aportada a un
dispositivo de trituración o trituración es absorbida por la propia máquina, y solo una pequeña
fracción de la energía total es adecuada para fracturar la roca (Wills y Finch 2016). Ecuaciones
teóricas y empíricas de reducción de tamaño de energía. Fueron propuestas por Von Rittinger
(1867), Kick (1885) y Bond (1952), conocidas como las tres teorías de la conminución. La teoría más
antiguade Von Rittinger (1867) afirma que «la energía consumida en la reducción de tamaño es
proporcional al área de la nueva superficie producida». La segunda teoría (Kick 1885) afirmaba «que
el trabajo requerido es proporcional a la reducción de volumen de las partículas en cuestión».
Respecto a la tercera y más utilizada teoría, Bond (1952) presentó una ecuación basada en la teoría
que muestra que el trabajo invertido es proporcional a la nueva longitud de la punta de la grieta
producida en la rotura de partículas e igual al trabajo representado por el producto menos el
representado por la alimentación (. Cuadro 6.2: Teoría de Bond).
La teoría de Bond
La teoría de Bond contiene elementos de las teorías de Von Rittinger y Kick, ya que supone que la
energía realmente utilizada en la trituración y trituración es proporcional a la longitud de la
extensión de las puntas de las grietas. La metodología de bonos es simple y funciona en muchas
circunstancias con un grado razonable de precisión. En el diseño de circuitos de molienda en una
planta de procesamiento de minerales, el método Bond se usa ampliamente para un material en
particular al dimensionar molinos, determinar la potencia/energía requerida y evaluar el
rendimiento. Su uso como estándar industrial es muy común, proporcionando resultados
satisfactorios en todas las aplicaciones industriales.
6.6.3 Etapas de conminución.
Como se mencionó anteriormente, en la terminología de procesamiento de minerales, la trituración
en tamaño grueso se denomina trituración, mientras que la trituración en tamaño fino se denomina
trituración. Así, la trituración se realiza sobre partículas de gran tamaño, mientras que la molienda
se ocupa de partículas menores a 50 mm. Los procesos de trituración y molienda generan un grupo
de partículas con diferentes grados de liberación. La trituración disminuye el tamaño de las
partículas de la mineralización de la mina a tal nivel que se puede realizar una trituración adicional
hasta que los componentes valiosos y la ganga se produzcan significativamente como elementos
separados. Cualquier partícula que supere un cierto tamaño necesario para el beneficio del mineral
es devuelta al circuito de trituración o molienda. En consecuencia, la mayoría de los procedimientos
de trituración en aplicaciones industriales son siempre de circuito cerrado, excepto la trituración
primaria. Se denomina circuito cerrado a un circuito de trituración donde funciona en serie
incluyendo un clasificador de tamaño, recirculándose al dispositivo de trituración la fracción gruesa
del clasificador.
Aplastante
La trituración es comúnmente una operación en seco y se puede llevar a cabo en varias etapas (por
ejemplo, trituración primaria, secundaria y terciaria), aunque la primera etapa de rotura es el único
paso de trituración siempre presente en los circuitos de trituración modernos. El motivo de dos o
tres etapas de trituración se debe a la relación de reducción limitada que es posible lograr con una
sola trituradora. La relación de reducción de una etapa de trituración generalmente se puede definir
como "la relación entre el tamaño máximo de partícula que entra y el tamaño máximo de partícula
que sale de la trituradora". La naturaleza del entorno de trituración cambia de una etapa a otra,
particularmente de la etapa primaria a la secundaria. En la etapa de chancado primario, los trozos
de mineralización de toda la mina pueden tener un tamaño de hasta 1,5 m, reduciéndose a un rango
entre 10 y 20 cm mediante el uso de máquinas de trabajo pesado (Fig. 6.12). El énfasis en esta etapa
está en la reducción de un material muy grande a tamaños más manejables. La alimentación a la
trituradora suele entregarse a intervalos irregulares.
El mineral triturado normalmente pasa al circuito de molienda a través de una cinta transportadora
después de salir de la trituradora primaria. En otros casos, puede pasar a través de una criba u otro
clasificador de tamaño y el material sobredimensionado circula de regreso a la(s) trituradora(s) para
una mayor reducción. Si está presente, la trituración secundaria implica todos los procedimientos
para tratar los materiales de la trituradora primaria desde el almacenamiento de roca hasta la
eliminación del producto final de la trituradora. En esta etapa, el rango de tamaño del tiempos o
tasas de producción en diferentes partes de la mina y planta.
Molienda
La etapa de molienda toma el mineral triturado de la reserva generada en el proceso de trituración
y lo reduce a un tamaño más fino para el proceso de beneficio (por ejemplo, flotación por espuma).
En este paso, los componentes disminuyen de tamaño mediante una combinación de impacto y
abrasión, ya sea en seco o en suspensión en agua. La mayoría de los circuitos de molienda
industriales funcionan en condiciones húmedas. El tamaño final del terreno depende de la
composición de la mineralización y se elige para maximizar la recuperación de los minerales valiosos.
Se debe evitar una molienda excesiva (sobremolienda) porque su alto costo y molienda fina
generalmente dificultan una mayor mejora.
La molienda se lleva a cabo en recipientes cilíndricos de acero giratorios que incluyen una carga de
componentes trituradores (el medio de molienda). Esta carga puede moverse libremente dentro del
recipiente, disminuyendo el tamaño de las partículas. La carcasa del molino gira a una velocidad
constante y el mineral se muele mediante la interacción de las partículas de mineral entre sí y/o con
bolas o varillas de acero que se agregan al molino. A diferencia de la trituración, que tiene lugar
entre superficies bastante rígidas, la trituración es un proceso aleatorio porque el nivel de
trituración de una partícula de mineralización se basa en la probabilidad de que la partícula entre
en una zona entre el medio de trituración (por ejemplo, bolas) y la probabilidad de de que se
produzca algún evento de rotura después de la entrada.
Las partículas de alimentación en los molinos giratorios oscilan entre 5 y 250 mm, y su tamaño se
reduce a entre 40 y 300 μm. El medio de molienda pueden ser varillas de acero, bolas de acero o
incluso la propia roca. Los tamaños de las bolas (Fig. 6.14) suelen oscilar entre 20 mm para un pulido
fino y 150 mm para un pulido grueso. Aunque hay muchas mejoras en estas máquinas, la eficacia
energética de los molinos giratorios es objeto de intenso debate.
Obviamente, es esencial que el mineral se muele al tamaño correcto para una mayor separación de
minerales valiosos. El tamaño del mineral se controla limitando el tiempo que pasa en cada molino
y mediante el uso de una criba u otro clasificador. El material de tamaño insuficiente pasará a la
siguiente etapa del proceso, y el material de gran tamaño se recirculará de regreso al mismo molino
para su posterior procesamiento. molienda. Aunque el objetivo principal de la molienda es lograr
un cierto tamaño de partícula relacionado con el grado de liberación, ocasionalmente se utiliza para
incrementar la superficie del mineral. Por ejemplo, la producción de algunos minerales industriales
como el talco implica una reducción de tamaño para satisfacer los requisitos del cliente. Existen
diferentes variables que se pueden controlar para lograr este objetivo. La carga del molino, la
velocidad de alimentación y la densidad de la pulpa, entre otros, se pueden controlar y configurar
al valor necesario para garantizar un funcionamiento sin problemas y obtener resultados de las
especificaciones solicitadas.
En cuanto a la molienda ultrafina, la aparición de esta tecnología es una solución para explotar
minerales de baja ley con mineralogía compleja. Esto se debe a que es necesario moler la
mineralización a un nivel tan bajo como 5 a 7 μm para permitir una liberación suficiente para una
separación efectiva. La molienda ultrafina también es habitual para triturar concentrados de
flotación y preparar alimentos para procesos hidrometalúrgicos. La molienda ultrafina es incluso
una obligación en ciertas industrias (por ejemplo, la mica generada para la industria de pinturas
debe molerse por debajo de 10 μm). Hoy en día existe una amplia gama de máquinas rectificadoras
ultrafinas, como por ejemplo molinos agitadores.
6.6.4 Equipo de conminución
Las necesidades de diseño de los equipos reductores de tamaño cambian continuamente a medida
que cambia el tamaño de las partículas. Así, la diferencia entre dispositivos está relacionada
principalmente con las características mecánicas de aplicar la fuerza (compresión y/o impacto) a los
distintos tamaños de partículas. De esta manera, las siguientes máquinas y sus principales
características están numeradas según sus objetivos de trituración o molienda debido a que cada
una de ellas trabaja en un rango de tamaño determinado.