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MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION
Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo V...
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Molienda 1

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Mostrar las generalidades, principios físicos y los equipos utilizados para la molienda, con sus respectivas ventajas, desventajas, industrias en las que se utilizan y costos actuales de los mismos.

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Molienda 1

  1. 1. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 MOLIENDA. Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. 1 Departamento de Ingeniería Química, Fundación Universidad de América, Bogotá – Colombia. Introducción: La molienda es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración. Los productos obtenidos por molienda son más pequeños y de forma más regular que los surgidos de trituración. Generalmente se habla de molienda cuando se tratan partículas de tamaños inferiores a una pulgada siendo el grado de desintegración mayor al de trituración. Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento Portland, en la preparación de combustibles sólidos pulverizados, molienda de escorias, fabricación de harinas, alimentos balanceados, etc. Además se utiliza en la concentración de minerales ferrosos y no ferrosos, donde se muele la mena previamente extraída de canteras y luego se realiza un proceso de flotación por espumas para hacer flotar los minerales y hundir la ganga y así lograr la separación. (Facultad de Ingeniría, 2012). Resumen: Se ha realizado un fundamento teórico sencillo a partir de la elaboración de un video que muestra las generalidades de la operación unitaria de Molienda. Se utilizó el programa MovieMaker para la elaboración del mismo y se descargaron los videos e imágenes de la internet (youtube.com y a través del motor de búsqueda Google), con sus respectivas referencias. Se habla de la Molienda como operación unitaria, especificando el principio físico que la gobierna y algunos de los equipos que se utilizan en esta, con sus precios, sus aplicaciones, sus ventajas y desventajas, algunas comparaciones y el ámbito en que operan según su precio y capacidad. La Molienda consiste en el proceso físico de reducir el tamaño de una partícula hasta un diámetro medio menor de media pulgada, generalmente es precedida por un proceso de trituración y se usa en diferentes campos como la industria minera, agrícola, alimenticia, entre otras. (ver www.ucatedraivan.wordpress.com) Abstract: It has been made a simple theorical basis from the making of a video showing an overview about the unitary operation of Grinding. The program Movie Maker was used for the elaboration of the video and the content was downloaded from the internet (youtube.com and the Google search engine), with its respective references. The video speaks about Grinding as an unitary operation, specifying the physical principle that governs it and some of the equipment used for it, some comparisons and the field in which they work depending on the price and capacity. Grinding consists in the physical process of reducing the size of a specific particle to an average diameter of less than half inch, it is generally preceded by a crushing process and it is used in different fields like mining, agricultural and food industry, as others. Principio molinos. de vicardias@hotmail.com solonegociosmercado@hotmail.com El principio de funcionamiento de los molinos dependen del tipo de molino a funcionamiento de los utilizar, si por ejemplo es un molino de bolas su principio de funcionamiento es el la
  2. 2. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 gravedad, si es un molino de rodillos su principio será el de rozamiento y fricción. La velocidad y la potencia también juegan un papel importante en los molinos ya que, por ejemplo, en un molino de cuchillas se genera un diferencial de velocidades entre las cuchillas podré obtener un producto con una trituración heterogénea. También hay factores que influyen en la molienda como la trituración, fuerzas de cizalla, la compresión y el generar un aplastamiento entre la materia prima y los componentes del molino. - El material es alimentado a la cámara de corte mediante una bajante. La reducción del material se realiza entre el rotor y 2 cuchillas fijas, afiladas y robustas que realizan un movimiento circular como se muestra en la Figura 1, este rotor y cuchillas se encuentran en el centro de la máquina. Dependiendo de la dirección de giro, la muestra es molida por la arista roma (molienda preliminar) o por la arista afilada (molienda fina). Las cuchillas son accionadas indirectamente por un potente motor en modo de operación continuo. La velocidad preseleccionada es mantenida constante, garantizando resultados altamente reproducibles. La granulometría final se determina por un tamiz inferior intercambiable.(Codols, s.f.) Molino de cuchillas: El molino de cuchillas o también llamado de hélice, realiza una molienda en cuestión de segundos completamente homogénea y reproducible que permite la toma de muestras representativas en cualquier lugar. Son ideales para moler materiales de intermedios a gruesos incluyendo materiales húmedos y elásticos, materiales blandos, fibrosos, mezclas heterogéneas y materiales viscosos; es decir, para materiales no tan finos ni abrasivos. Estos molinos fragmentan la muestra empleando el corte y el cizallamiento, es decir sus mecanismos son corte y cizalla. A nivel industrial, se emplean mucho en la agricultura, en la industria de alimentos, a nivel de la industria biológica (celulosa), en la medicina, industria minera e industria farmacéutica. Además se deben destacar las aplicaciones que tiene con los polímeros más específicamente con los elastómeros, cauchos y películas de plástico. Figura 1: Modo de operación del molido de cuchillas Ventajas:  Es el mejor molino para materiales plásticos y fibrosos
  3. 3. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA    ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 Homogeniza sustancias con un alto contenido de agua, aceite o grasa A su vez, muele materiales secos, blandos y semiduros La molienda se da rápidamente Desventajas:     No es adecuado para materiales completamente duros o muy duros No es adecuado para materiales abrasivos No es adecuado para generar una molienda fina Tiene un considerable gasto energético Su costo varía entre 3.000 y 10.000 dólares. - Molino dentado: Es una clase de molino de rodillos. Este tiene un solo rodillo rugoso que va a alta velocidad, provisto de barras transversales sobre su superficie y que gira hacia un gran rodillo liso que va a baja velocidad. Sirve para materiales gruesos, y por ello los robustos dientes en forma de pirámides como se aprecia en la Figura 2: Figura 2: Molino dentado Esta clase de molinos son mucho más versátiles que el de rodillos lisos, con la limitación de que no pueden tratar sólidos muy duros. Operan por compresión, impacto y cizalla en vez de solamente por compresión como pasa con los de rodillos lisos y por lo tanto pueden tratar partículas más grandes que los lisos. Dentro de sus aplicaciones más importantes, se tiene como moledor primario en la industria del carbón y materiales similares. El tamaño de alimentación a estos molinos puede ser tan grande como 20” (pulgadas500mm) y su capacidad asciende hasta 500 Ton/h. Como cualquier otro molino de rodillos, éste opera de igual forma, es decir, se lleva a cabo la fragmentación del material entre 2 cilindros (sólo que en este caso uno es dentado y el otro es liso), ambos girando a diferentes velocidades dispuestos los dos de forma horizontal, por donde pasa el material (en este caso grueso) a moler luego de la alimentación a la máquina. Determinado material queda atrapado entre los rodillos y son fragmentados por compresión. A medida de que el material es molido, se va desplazando por fuerza centrífuga hacia los bordes del sistema giratorio ubicándose en el perímetro como se aprecia en la Figura 3:
  4. 4. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013   No es apto para materiales abrasivos y fibrosos Gran costo de mantenimiento Su costo varía entre 2000 y 7200 dólares - Molinos híbridos: Figura 3: Fragmentación dentro del molino dentado Luego el material es levantado hacia la zona superior de la caja y se clasifica según la medida deseada hacia la descarga.(ITESCAM) Son los molinos que utilizan cuchillas y rodillos, los dos accionados ya sea por un motor eléctrico o por suspensiones hidráulicas. Estos molinos combinan además la molienda primaria y la secundaria, dejando al material con un tamaño de 8 a 9 pulgadas en la fase primaria. Las cuchillas le una reducción de tamaño mucho menor que un molino de rodillos para materiales gruesos. El mecanismo es por compresión y corte y el principio es el mismo que para el molino de rodillos, sólo que aquí se utiliza para materiales gruesos más no duros y para materiales blandos. Se utiliza mucho en minería. Ventajas: Ventajas:     Debido a los “dientes” es capaz de moler partículas muy gruesas en comparación con los molinos de rodillos lisos El material molido tiene un tamaño “medio”, entre 5µm y 7µm Muy útil para moler materiales quebradizos (blandos) de naturaleza moderada como en la industria del cemento por vía seca Se le puede hacer un ajuste hidráulico Desventajas:   No puede tratar sólidos muy duros Consume energía si no se le hace el ajuste hidráulico      Muele muy bien plásticos gruesos Muele muy bien materiales semiduros gruesos La molienda es rápida El tamaño de grano se reduce mucho más que utilizando un molino de cuchillas o rodillos por aparte No es necesaria una primera y segunda molienda. En este molino se dan las dos sin necesidad de utilizar dos molinos para cada etapa por aparte. Desventajas:   Costo de mantenimiento elevado No es recomendable utilizar materiales demasiado duros
  5. 5. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA  ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 Es sobre otros molinos uno de los más costosos Sus costos varían entre 125.000 y 130.000 dólares -    Molino de bolas: El molino de Bolas, análogamente al de Barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico. Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada”, rompiendo el material que se encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión. El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen tres formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda húmeda), por diafragma, y por compartimentado (ambas se utilizan para molienda húmeda y seca).(Facultad de Ingeniría, 2012)   minas y otros materiales que se puedan moler. Función estable y buena calidad a prueba de fricción. Productos con granularidad uniforme. Poca inversión y mucho ahorro energético. Fácil operación y uso con seguridad. En el molino de bolas con revestimiento de cerámica y bolas de cerámica, el tamaño del producto terminado no agregará contenido de hierro. Desventajas: La eficiencia de molienda bajo (80,0% de la energía disponible se pierde como energía térmica (calor), el ruido y la vibración).      El aumento del consumo de energía. Diseño compacto para no: molienda, separación, secado. La falta de control de calidad Bajo volumen procesado y fácil de tener exceso de trituración Velocidad de funcionamiento de baja Sus costos varían entre 3000 y 90000 dólares. - Figura 4. Molino de bolas en movimiento. Ventajas:  Puede usarse para triturar de forma seca o húmeda diversas clases de Molino de rodillos lisos: Es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (vía seca). El molino consta de tres rodillos moledores grandes, los cuales son mantenidos a presión por medio de cilindros hidráulicos, sobre un mecanismo giratorio con forma de disco sobre el que existe una huella. El material a moler se introduce a través de una boca de alimentación ubicada al costado de la estructura principal, y cae directamente en las huellas de molido (pistas).(Liming, s.f.)
  6. 6. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 Figura 5. Molino de discos lisos. Figura 6. Molino de discos tipo casero. Ventajas:    Producir un producto final que disponga de una distribución de tamaño fino. Producen poco polvo durante la operación. Puede regular fácilmente las diferencias de presión Ventajas:    Puede reducir fácilmente el tamaño de las partículas secas o húmedas. El sistema de alimentación no es complicado y se puede añadir agua para facilitar la molienda. Es de fácil manipulación y mantenimiento. Desventajas:    Deterioro de la calidad del material Marcha brusca Requiere escarificar entre capas Sus costos varían entre 10.000 y 300.000 dólares - Molino de discos: El molino de Discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que están enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler cae por gravedad entre ambos. Actualmente no se utiliza. Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el molino que hoy conocemos como molino de rodillos.(XSM, 2011) Desventajas:     El tamaño de partículas no es homogéneo. Produce contaminación del producto final Es difícil regular el tamaño de partícula de acuerdo a la alimentación y separación de los discos. Su costo es elevado por la complejidad en su construcción. Sus costos varían entre 4000 y 200000 dólares. - Molinos de Martillos:
  7. 7. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 La reducción de tamaño de las partículas se consigue mediante el impacto entre los martillos en rotación, las partículas y un deflector montado en la cubierta del molino. Este molino también es adecuado para el secado y molienda criogénica. El material puede ser alimentado por alimentador de tornillo de velocidad variable, por alimentación neumática o alimentación por gravedad. Estos molinos son de alta eficiencia y están diseñados para la reducción del tamaño de productos blandos a semi-duros y están disponibles en varios tamaños ya que este molino está presente en todo tipo de empresa. (Micron, 2013) Tiene usos la industria alimenticia en la trituración de soja, trigo, arroz, maíz, harinas, pan rallado y cualquier otro producto seco y sólido. En otro tipo de industrias se usa en el canto rodado, plásticos, cartón, cáscaras, extractos de tanino y cualquier otro material sólido.El equipo se puede proveer con mallas intercambiables de diferentes medidas a pedido. Todo el equipo se construye en Acero al carbono o inoxidable AISI 304 / 316 según su necesidad. (Mecánica, 2007) Ventajas: 1. Alta capacidad de producción, alta proporción de trituración. 2. Bajo consumo de energía, el tamaño de partícula uniforme. 3. Estructura simple, fácil de operar. 4. Bajo costo de inversión, facilidad de operación.(Balcazar Diaz & Guamba Diaz, 2009) Desventajas: 1. La calidad de la molienda no es buena si los granos presentan humedad. 2. La molienda no es tan fina a comparación a otros equipos. 3. Debido a que los martillos giran a gran velocidad, el molino está sujeto a vibraciones sino se balancean adecuadamente las cargas. 4. Pueden existir atascamientos entre la carcasa y los martillos si la separación entre los mismos no es la adecuada. (Balcazar Diaz & Guamba Diaz, 2009) Su precio varía entre 5.000 a 120.000 dólares. - Figura 7. Molino de martillos para pequeña empresa. Molino de Cono: La Trituradora de cono o molino de cono es también llamada trituradora Simmons. Esta trituradora de esta serie es adecuada para triturar minerales o rocas semiduros y duros. Tiene la ventaja de ser de construcción fiable, de alta productividad, ajuste fácil y menos costos en la operación. El sistema de liberación de resorte de la trituradora y un sistema de protección de sobrecarga permiten pasar por la cámara de trituración sin dañar a
  8. 8. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 la trituradora. Usa aceite seco, agua, dos tipos de formación sellado de piedra de yeso y aceite para motores separados, asegurando un rendimiento fiable. El tipo de cámara de trituración depende del tamaño de la alimentación y la finura del producto triturado, el tipo estándar se aplica a trituración media, el tipo mediano se aplica a trituración media o fina y la de tipo cabeza pequeña se aplica a trituración fina. La trituradora de mandíbula se destina principalmente al uso de la maquinaria de trituración de primer nivel o primaria (trituración gruesa y media), clasificada en el modelo de oscilación sencilla, modelo de oscilación compleja y el modelo de oscilación mixta. La trituradora se clasifica generalmente en el tipo de oscilación compleja y la sencilla, destinándose principalmente a la trituración gruesa y media. En los últimos años, ha aparecido la trituradora de oscilación mixta, destinada a la trituración fina; así como la trituradora fuerte de ferrocromo a micro carbono, que tiene alta intensidad de trituración y alta dureza. Figura 8. Molino de cono. Ventajas:     De construcción fiable De alta productividad Ajuste fácil Costo de operación bajo Figura 9. Trituradora de mandíbulas. Ventajas:    Crea material heterogéneo Mantenimiento dispendioso constante Su costo varía entre 2000 y 50000 dólares y Alta relación de reducción  Desventajas: Alta producción  Granulosidad homogénea  Estructura sencilla y fiable  Mantenimiento económico y fácil Desventajas: - Trituradora de mandíbulas:  Se limita a trituración media y gruesa
  9. 9. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA  ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 No se recomienda para materiales con resistencia a la compresión mayor a 300MPa Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor velocidad, menor el diámetro necesario de bolas. Su costo oscila entre 12000 y 200000 dólares. 3. Tamaño máximo de los elementos moledores. Elementos importantes en la molienda: 1. Velocidad crítica. La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledores es aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante. Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan “pegados” a las paredes internas del molino y no ejercen la fuerza de rozamiento necesaria sobre el material para producir la molienda. El molino, entonces, deberá trabajar a velocidades inferiores a la crítica. 2. Relaciones entre los variables de los molinos.   4. Volumen de carga. Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos. El volumen ocupado por los elementos moledores y el material a moler referido al total del cilindro del molino, es lo que se denomina Volumen de Carga: elementos El diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los elementos moledores son los elementos variables del proceso. Teniendo en cuenta que en la molienda se emplean elementos moledores de distintos tamaños, las relaciones entre los elementos variables son:  En los molinos de barras y bolas, los elementos moledores no tiene todos el mismo tamaño, sino que a partir de un diámetro máximo se hace una distribución de los mismos en tamaños inferiores. Para estos molinos se alimenta máximo hasta un 80% de su capacidad. A mayor diámetro de bolas, mayor es la rotura de partículas grandes (percusión). A menor diámetro de bolas, mayor es la molienda de partículas pequeñas por una mayor superficie de los elementos moledores (fricción). A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusión). Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre una 30% a un 40%. 5. Potencia. La potencia máxima se desarrolla cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente, sin embargo, generalmente se trabaja entre un 30% y un 40% ya que como la curva es bastante plana, la potencia entregada es similar a la del 50%. 6. Tipos de Molienda: húmeda y seca. La molienda se puede hacer a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua), el cual sería el caso de la molienda Húmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del cemento Portland y
  10. 10. MOLIENDA. EQUIPOS, CARACTERISTICAS Y OPERACION Juliette Arroyo R.1, María Alejandra Medina H.2, Santiago Franco F.3Pablo Vicaría G4. OPERACIONES CON SÓLIDOS FACULTAD DE INGENIERÍA ING. QUÍMICA DOC. ING. IVÁN RAMÍREZ MARÍN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA NOVIEMBRE 2013 que sea húmeda en la preparación de minerales para concentración. En la molienda húmeda el material a moler es mojado en el líquido elevando su humedad, favoreciéndose así el manejo y transporte de pulpas, que podrá ser llevado a cabo por ejemplo con bombas en cañerías. En la molienda húmeda moderna, luego del proceso de desintegración, la clasificación de partículas se llevará a cabo en hidrociclones y si se desea concentrar el mineral se podrá hacer una flotación por espumas. El líquido, además, tiene un efecto refrigerante con los calores generados en el interior. (Facultad de Ingeniría, 2012) Bibliografía Balcazar Diaz, M. E., & Guamba Diaz, J. P. (2009). Diseño de un triturador de Cacao. Quito. Codols. (s.f.). Codols, Solids processing. Obtenido de http://www.codols.com/tecnologias/p allmann-reduccion Facultad de Ingeniría, U. d. (2012). Molienda. Buenos Aires, Argentina. ITESCAM. (s.f.). Instituto Tecnológico Superior de Calkiní en el Estado de Campeche. Obtenido de http://www.itescam.edu.mx/principal/ sylabus/fpdb/recursos/r60799.PDF Liming. (s.f.). Trituradora de Construcción. Obtenido de http://www.trituradorade-construccion.com/ Mecánica, I. (2007). industrialmecánica.com.ar. Obtenido de http://www.industrialmecanica.com.a r/Molinos.htm Micron, H. (2013). www.hmicronpowder.com. Obtenido de http://www.hmicronpowder.com/pag es/hammer_es.php?gclid=CM_14s_x 2LoCFYdQ7AodsEgArg XSM. (2011). XSM, Mining and Construction. Obtenido de http://criba-vibratoria.com/productos/

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