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El procesamiento de minerales parte de una idea fundamental: los minerales valiosos deben separarse de la ganga sin valor antes de que cualquier método de recuperación pueda funcionar. La trituración reduce la roca en etapas, pero la molienda libera granos minerales individuales y crea el área de superficie de la que dependen los reactivos de flotación y las soluciones de lixiviación. Entonces, ¿qué máquina trituradora se utiliza en el procesamiento de minerales? Ninguna máquina se adapta a todos los minerales; la elección correcta depende del mineral, el tonelaje y el proceso siguiente.
Por qué la molienda es un paso crítico en el procesamiento de minerales
La molienda realiza dos tareas esenciales. Libera valiosos granos minerales de la roca circundante para que la separación aguas abajo pueda aislarlos y aumenta el área de superficie, lo que acelera la lixiviación y mejora el contacto con los reactivos de flotación. Ambos efectos marcan la recuperación que puede alcanzar la planta.
El peso económico es grande. La molienda consume más electricidad que cualquier otra unidad, a menudo entre el 30 y el 50 por ciento de la energía de la planta, y el desgaste del medio y del revestimiento añade costos operativos significativos. Un molino mal seleccionado suprime la recuperación por flotación, aumenta el consumo de reactivos en la lixiviación y amplía la variabilidad de la ley del concentrado.
La molienda también establece el límite superior del diagrama de flujo. El producto demasiado grueso envía partículas compuestas a los relaves; Un producto demasiado fino crea limos que degradan la flotación y ralentizan el espesamiento. La alimentación consistente es importante, por eso es confiable equipo de alimentación de mineral , como por ejemplo un alimentador de canal, se especifica junto con el molino.
Los principales tipos de máquinas trituradoras utilizadas en el procesamiento de minerales
Las máquinas rectificadoras en el procesamiento de minerales se clasifican principalmente según el medio de molienda. Cuatro familias cubren casi todas las aplicaciones: molinos de bolas, molinos de barras, molinos autógenos y semiautógenos y máquinas especializadas como molinos agitadores y rodillos trituradores de alta presión.
Molinos de bolas: el caballo de batalla de la molienda de minerales
El molino de bolas es la máquina trituradora más común en el procesamiento de minerales. Una carcasa cilíndrica giratoria está parcialmente llena de bolas de acero; A medida que la cáscara gira, los elevadores levantan las bolas y las liberan en cascada, rompiendo el mineral por impacto mientras que las partículas más finas se muelen por desgaste y el desgaste del material por fricción. La construcción es simple: una carcasa, revestimientos reemplazables, bolas de acero y un sistema de transmisión. Los molinos de bolas pueden funcionar en húmedo o en seco, pero la configuración húmeda domina porque la lechada se bombea fácilmente y se alimenta directamente a la flotación o lixiviación.
Por acuerdo de descarga, los molinos de bolas se dividieron en dos familias. El tipo de rejilla tiene una rejilla de descarga perforada que retiene los medios y las partículas gruesas, por lo que el molino funciona con un nivel de pulpa más bajo y entrega un producto más grueso con un mayor rendimiento, lo que lo convierte en el triturador natural de primera etapa. El tipo de desbordamiento se descarga a través de un muñón hueco, corre a un nivel de pulpa más alto y produce un producto más fino para triturar y moler finamente.
Un concentrador de cobre en Anhui ilustra el diagrama de flujo estándar: molino de bolas tipo rejilla humeda en circuito cerrado con un clasificador en espiral se reduce el mineral a aproximadamente entre un 70 y un 75 por ciento, pasando una malla 200 antes de una flotación más rugosa.
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Los molinos de barras utilizan barras largas de acero paralelas al eje del molino. Debido a que las varillas muelen por contacto lineal, el producto tiene una distribución de tamaño más estrecha y menos finos que un molino de bolas. Esa uniformidad se adapta a la molienda gruesa antes que a los circuitos de gravedad y a la molienda de primera etapa antes de un molino de bolas. Los molinos de varillas siguen siendo comunes en plantas medianas y pequeñas, aunque las operaciones grandes los han reemplazado en gran medida por molinos SAG.
Molinos autógenos y semiautógenos
Los molinos autógenos utilizan el propio mineral como medio de molienda: grandes bloques de roca triturada primaria caen dentro de una cáscara de gran diámetro y se rompen entre sí por el impacto. Los molinos semiautógenos añaden una carga de bolas de acero, normalmente entre el 6 y el 15 por ciento del volumen del molino, para manejar minerales que no pueden molerse por sí solos. Los molinos AG y SAG aceptan alimentación de hasta aproximadamente 300 mm y la reducen a un tamaño que la flotación o un molino de bolas puedan manejar, eliminando trituradoras secundarias y, a menudo, una etapa de molino de barras. La contrapartida es la sensibilidad: los molinos AG necesitan un rango de dureza del mineral estrecho y los molinos SAG exigen un diseño de circuito cuidadoso. Para plantas de menos de 3.000 toneladas por día, un circuito de molino de bolas suele ser la mejor opción económica.
Otros equipos de molienda: molinos agitadores y rodillos de molienda de alta presión
Los molinos agitadores, también llamados molinos de medios agitados, hacen girar un agitador dentro de una cámara estacionaria para hacer girar finas perlas de cerámica o acero. La molienda se produce principalmente por desgaste, lo que los convierte en el estándar para la molienda ultrafina por debajo de 20 micrones. Los rodillos de molienda de alta presión exprimen el mineral entre dos rodillos contrarrotativos, creando microfisuras que reducen la demanda de energía de un molino de bolas aguas abajo, aunque las unidades requieren mucho capital y son sensibles a la consistencia de la alimentación.
Molienda en húmedo versus molienda en seco: ¿cuál debería elegir?
En el procesamiento de minerales, la molienda húmeda gana por amplio margen. Un molino húmedo produce una pulpa bombeable que se mueve por gravedad o bombea al clasificador, celdas de flotación o tanques de lixiviación sin transportadores adicionales. La molienda húmeda suprime el polvo, reduce el riesgo de explosión con minerales de sulfuro y permite a los operadores controlar la densidad de la pulpa. La molienda en seco sirve a un nicho más limitado: materiales que reaccionan con el agua, procesos que requieren polvo seco o minerales propensos a hincharse con arcilla. El costo de la molienda en seco proviene de la recolección de polvo, la limpieza de gases y la repulpación del producto para el siguiente paso húmedo. En una concentradora convencional, donde la flotación y la lixiviación son húmedas por diseño, la molienda en seco agrega costos sin agregar valor. La siguiente tabla resume las diferencias.
| Punto de comparación | Molienda húmeda | Molienda en seco |
|---|---|---|
| Transporte de purines | Bombas y flujo por gravedad. | Transportadores mecánicos y clasificadores de aire. |
| Polvo y seguridad | Polvo mínimo; seguro para minerales de sulfuro | Filtros de bolsa y protección contra explosiones. |
| Ajuste aguas abajo | Alimentación directa a flotación y lixiviación. | Paso de secado necesario antes de volver a pulpar |
| Aplicaciones típicas | Metales comunes, metales preciosos, potasa. | Clínker de cemento, minerales industriales selectos. |
Por lo tanto, el molino de bolas de rejilla húmeda es la máquina trituradora predeterminada para la mayoría de las plantas de procesamiento de minerales. Su operación húmeda, descarga de parrilla y tolerancia de avance grueso lo convierten en la opción natural para la molienda primaria y secundaria.
Cómo elegir la máquina trituradora adecuada para su mineral
Seleccionar una rectificadora es una decisión de ingeniería. El enfoque más confiable evalúa cinco variables: dureza del mineral, tamaño del producto y de la alimentación, rendimiento, costo operativo y requisitos del proceso posterior.
- Dureza y molienda del mineral. El índice de trabajo de Bond, en kilovatios-hora por tonelada, mide la demanda de energía del mineral. Los minerales duros y abrasivos prefieren los molinos de bolas con revestimientos resistentes al desgaste; Los minerales muy blandos pueden justificar la molienda con varilla o AG.
- Tamaño del alimento y tamaño del producto. Molinos de varillas o molinos SAG para piensos gruesos; El avance por debajo de unos 10 mm es el trabajo clásico de un molino de bolas. Los productos por encima de 150 micrones son adecuados para molinos de bolas de varilla o de rejilla, de 75 a 45 micrones son adecuados para molinos de bolas de desbordamiento y cualquier producto por debajo de 20 micrones necesita un molino agitador.
- Escala de rendimiento. Las plantas de más de 10.000 t/d pueden justificar circuitos SAG o HPGR. El rango de 500-3.000 t/d, común para minerales polimetálicos y de metales preciosos, se obtiene de manera más económica mediante un molino de bolas en circuito cerrado.
- Costo de medios y energía. El consumo de bolas de acero oscila aproximadamente entre 0,3 y 1,5 kg por tonelada, dependiendo de la abrasividad del mineral, y la electricidad suele ser el mayor coste operativo. Ambos pertenecen a un modelo de vida del proyecto.
- Interfaz de proceso aguas abajo. La flotación quiere una rutina que libere valores sin crear limos; La lixiviación requiere una molienda que equilibre la superficie con el espesamiento y el costo de filtración.
Para la mayoría de concentradores de mediana escala, el tren central es una trituradora, un molino de bolas en circuito cerrado con equipo de clasificación en espiral , y una sección de flotación alimentada por el rebosadero del clasificador. El clasificador controla la finura final y ajusta la distribución del tamaño del producto incluso cuando varía la dureza del mineral.
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Los diagramas de flujo hidrometalúrgicos, que recuperan metales mediante lixiviación en lugar de flotación, imponen sus propias reglas a la molienda. La reacción de lixiviación ocurre en la superficie de las partículas, por lo que la tasa de extracción depende directamente del área de superficie que crea el molino. Las operaciones de óxido de oro, cobre y minerales degradados comúnmente tienen como objetivo que el 80 por ciento supere las 75 micras o menos, y el molino debe mantener esa finura con poca variabilidad.
Una molienda demasiado gruesa deja los núcleos de partículas inaccesibles a la solución de lixiviación, lo que prolonga el tiempo de residencia y aumenta el consumo de reactivos. Una molienda demasiado fina retarda el espesamiento, el lavado y la filtración, porque los sólidos finos se sedimentan lentamente y retienen el metal soluble. El óptimo se establece mediante pruebas de lixiviación. Por lo tanto, la cadena de equipos está diseñada como un solo sistema: la descarga del molino se acondiciona y se alimenta a recipientes agitados como un tanque de lixiviación de mezcla mecánica , donde el tiempo de residencia, la densidad de la pulpa y el suministro de aire se adaptan al tamaño de las partículas producidas aguas arriba. Las operaciones de potasa y lagos salados siguen la misma lógica: la finura de la molienda está determinada por la química de la salmuera y la cinética de lixiviación, no sólo por la liberación.
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Cada máquina trituradora en el procesamiento de minerales resuelve una combinación específica de requisitos de mineral, tonelaje y proceso. Los molinos de bolas son los caballos de batalla de la industria y cubren la más amplia gama de funciones. Los molinos de varillas ofrecen productos gruesos uniformes cuando la molienda excesiva es importante. Las plantas AG y SAG ofrecen una enorme capacidad al precio de la complejidad. Los molinos agitadores y HPGR se encargan de una molienda ultrafina y una trituración energéticamente eficiente. Para la mayoría de las plantas de tamaño mediano a grande, la molienda húmeda con un molino de bolas en circuito cerrado con un clasificador sigue siendo la solución más confiable, económica y controlable.
El camino para tomar decisiones es corto: medir la dureza del mineral, definir la finura del producto, establecer el rendimiento, modelar los costos de los medios, la energía y el agua, y revisar el circuito completo (alimentador, molino, clasificador y tanques aguas abajo) como un solo sistema. Si el siguiente paso es la lixiviación, diseñe la finura de molienda junto con los tanques de lixiviación, porque ninguno de los dos se puede optimizar por sí solo.
Un fabricante que construye el molino, el clasificador, el alimentador y los tanques de lixiviación, y que ha entregado proyectos completos de procesamiento de minerales, puede traducir los datos del proceso en la combinación de equipos adecuada. Comience con los resultados de las pruebas de capacidad de molienda, la distribución del tamaño del alimento y las especificaciones del producto, y deje que el equipo siga.
