Molienda en procesos de área seca

1. CURSO DE MOLIENDA
Primera Parte
2013

2. Objetivo del proceso
El objetivo del proceso de molienda es la reducción del
tamaño de las partículas provenientes desde el proceso
de chancado, con la finalidad de producir un tamaño de
partícula que permita la liberación de la especie de interés
en partículas individuales, las cuales puedan ser
recuperadas en el posterior proceso de flotación.
INTRODUCCIÓN

3. Chancado
MOLIENDA
Flotación
Espesamiento y
Filtración
Concentrado
Mina
Fundición
Figura N° 1 Ubicación del proceso de molienda en el diagrama
general de la línea sulfuro

4. La molienda se realiza utilizando grandes equipos
giratorios o molinos de forma cilíndrica, en dos formas
diferentes: molienda convencional o molienda SAG
(molienda semi autógena).
En esta etapa, al material mineralizado se le agregan
agua en cantidades suficientes para formar un fluido
lechoso y los reactivos necesarios para realizar el proceso
siguiente que es la flotación.

5. Figura N° 2 Tipos de molienda

6. Siguiendo la clasificación mostrada en la Figura N° 2 cabe
destacar que las alternativas de molienda convencional y
molienda SAG, son las más ampliamente desarrolladas en
la industria, en desmedro de la molienda AG (molienda
autógena). Además, se puede agregar que, la molienda
SAG hoy en día saca ventajas como la configuración de
molienda más desarrollada y utilizada.

7. Molienda convencional
Como se puede apreciar en la Figura N° 3 en la molienda
convencional, el producto obtenido en la etapa terciaria de
chancado ingresa a la molienda de barras.
La descarga de esta primera etapa de molienda, es
dirigida hacia cajones de descarga desde donde es
bombeada hacia la etapa de clasificación.

8. Figura N° 3 Etapas del proceso de chancado-molienda convencional

9. La clasificación es realizada en hidrociclones en donde el
overflow o el flujo rebose avanza en la línea de beneficio
representando la alimentación al proceso de flotación, y el
underflow o flujo de descarga se dirige hacia la segunda
etapa de molienda consistente en la molienda de bolas.
La descarga de esta molienda, también llamada “molienda
fina”, es enviada a cajones de descarga uniéndose a la
descarga de la molienda de barras, siendo bombeadas
nuevamente hacia los hidrociclones.

10. Molienda SAG
La Figura N° 4 muestra claramente la función que cumple
la molienda SAG, en el proceso de conminución global.
En este tipo de molienda, el molino SAG reemplaza a la
molienda de barras, en el proceso de molienda
propiamente tal, pero además, reemplaza a las etapas de
chancado secundario y terciario.

11. Figura N° 4 Etapas del proceso chancado-molienda SAG

12. Al igual que en la molienda convencional la descarga del
molino SAG es bombeada hacia la etapa de clasificación,
retornando el underflow de los hidrociclones hacia la
molienda fina de bolas.
Cabe destacar que la operación de los molinos SAG,
comúnmente van asociada con un proceso de chancado
de pebbles (tamaño característico de partícula que actúa
como de dureza mayor al resto)

13. Como se ha dicho anteriormente, la liberación de especies
minerales, etapa previa a la concentración, es sin lugar a
dudas el proceso unitario de mayor relevancia práctica en
todo circuito de beneficio, por cuanto demanda la principal
Inversión de capital, incide fuertemente en los costos
unitarios y determina en gran medida la rentabilidad de la
operación.
En el proceso de molienda las partículas se reducen de
tamaño por una combinación de impacto y abrasión ya
sea en seco o como una suspensión en agua (pulpa).
FUNDAMENTO DEL PROCESO

14. Impacto: Ocurre cuando la energía aplicada está sobre-
excedida de aquella necesaria para fracturar la partícula.
El resultado es un gran número de partículas con un
amplio rango de tamaños.

15. Abrasión: Ocurre cuando la energía aplicada es
insuficiente para causar fractura significativa en la
partícula. En este caso, ocurren tensiones localizadas
resultando fracturas en áreas superficiales pequeñas,
dando como resultado una distribución de partículas.

16. Molinos
La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que
giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una
carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como
“medios de molienda”, los cuales están libres para
moverse a medida que el molino gira produciendo la
conminución de las partículas de mena.
En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son
reducidas en tamaño a 10 - 300 micrones,
aproximadamente, dependiendo del tipo de operación que
se realice.

17. El propósito de la operación de molienda es ejercer un
control estrecho en el tamaño del producto y, por esta
razón frecuentemente se dice que una molienda correcta
es la clave de una buena recuperación de la especie útil.
Es importante destacar que una buena molienda es vital
para el buen desarrollo de la etapa de flotación y que
además, es la operación más intensiva en energía del
procesamiento del mineral, por lo que se deben dejar en
claro dos tipos de circuitos que se presentan en este
proceso

18. Submolienda: Una submolienda de la mena resultará en
un producto que es demasiado grueso, con un grado de
liberación demasiado bajo para separación económica
obteniéndose una recuperación y una razón de
enriquecimiento bajo en la etapa de concentración
(flotación).
Sobremolienda: Una sobremolienda innecesaria reduce
el tamaño de partícula del constituyente mayoritario
(generalmente la ganga) y puede reducir el tamaño de
partícula del componente minoritario (generalmente el
mineral valioso) bajo el tamaño requerido para la
separación más eficiente. Además se pierde mucha
energía, que es cara, en el proceso

19. Movimiento de la carga en los molinos
Una característica distintiva de los molinos rotatorios es el
uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados
con relación a las partículas de mena pero pequeñas con
relación al volumen del molino, y que ocupan menos de la
mitad del volumen del molino.
Cuando el molino gira, los medios de molienda son
elevados en el lado ascendente del molino cayendo en
cascada y en catarata sobre la superficie libre de los otros
cuerpos, alrededor de una zona muerta donde ocurre
poco movimiento hasta el “pie” de la carga del molino.

20. Movimiento de la carga en un molino con movimiento horizontal

21. Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los
medios de molienda en un molino rotatorio:
a) Rotación alrededor de su propio eje,
b) Caída en cascada, donde los medios bajan rodando
por la superficie de los otros cuerpos y
c) Caída en catarata que corresponde a la caída libre de
los medios de molienda sobre el “pie” de la carga.
La magnitud del elevamiento que sufren los medios de
molienda depende de la velocidad de rotación del
molino y del tipo de revestimiento del molino.

22.  A velocidades relativamente bajas, los medios de
molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la
conminución que ocurre es principalmente abrasiva.
Esta caída en cascada produce molienda más fina, con
gran producción de polvo y aumento del desgaste del
revestimiento.
 A velocidades mayores los cuerpos de molienda son
proyectados sobre la carga para describir una serie de
parábolas antes de aterrizar en el “pie” de la carga.
Esta caída en catarata produce conminución por impacto y
un producto más grueso con menos desgaste del
revestimiento.

23. La velocidad crítica del molino es la velocidad mínima a la
cual la capa exterior de medios de molienda se adhiere a
la superficie interior del cilindro debido a la fuerza
centrífuga.
A esta velocidad la fuerza centrífuga es justo balanceada
por el peso de los medios de molienda. Normalmente el
rango de trabajo es entre 70 a 80% de la velocidad crítica.
En otras palabras, la velocidad crítica es la velocidad del
molino a la que la fuerza centrífuga mantiene todo el
material en las paredes del molino y evita la acción de
caída en catarata y cascada que se requiere para la
molienda.

24. Estructuralmente cada tipo de molino consiste de un
casco cilíndrico, con revestimientos renovables y una
carga de medios de molienda. El tambor es soportado en
muñones huecos fijos a las paredes laterales de modo
que puede girar en torno a su eje.
El diámetro del molino determina la presión que puede
ejercer el medio en las partículas de mena y, en general,
mientras mayor es el tamaño de la alimentación mayor
necesita ser el diámetro.
La longitud del molino, junto con el diámetro, determina el
volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

25. Esquema de las partes de un molino de bolas

26. Molino de Bolas en construcción.

27. Factores que afectan la eficiencia de la molienda
La densidad de la pulpa de alimentación debería ser lo
más alta posible, pero garantizado un flujo fácil a través
del molino.
Es esencial que las bolas estén cubiertas con una capa de
mena para minimizar el contacto metal-metal; una pulpa
demasiado diluida aumenta este tipo de contacto,
aumentando el consumo de acero y disminuyendo la
eficiencia. El rango de operación normal de los molinos de
bolas es entre 65 a 80% de sólidos en peso, dependiendo
de la mena.
La viscosidad de la pulpa aumenta con la fineza de las
partículas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina
pueden necesitar densidad de pulpa menor.

28. La eficiencia de la molienda depende del área superficial
del medio de molienda. Luego las bolas deberían ser lo
más pequeñas posible y la carga debería ser distribuida
de modo tal que las bolas más grandes sean justo lo
suficientemente pesadas para moler la partícula más
grande y más dura de la alimentación.
Una carga balanceada consistirá de un amplio rango de
tamaños de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino
generalmente son del tamaño más grande requerido. Las
bolas muy pequeñas dejan el molino junto con la mena
molida y pueden separarse haciendo pasar la descarga
por harneros.

29. Ejercicio práctico: Identificar tipos de molienda (SAG o
Clásica)

30. .
Molino de bolas en operación

31. Diagrama del proceso de chancado – molienda SAG

32. En el diagrama anterior se muestra a modo de ejemplo, un
diagrama de un circuito de molienda SAG en combinación
con una molienda fina, consistente por dos molinos de
bolas.
Además, se aprecia un proceso de chancado de pebbles
en circuito cerrado directo con el molino SAG.

33. Molienda convencional
La molienda convencional se realiza en dos etapas,
utilizando molino de barras y molino de bolas,
respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se
utiliza el segundo.
En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para
lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa
obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente
que es la flotación.
FUNDAMENTOS DE MOLIENDA

34. Molienda de barras: Este
equipo tiene en su interior
barras de acero que son los
elementos de molienda. El
molino gira con el material
proveniente del chancador
terciario, que llega
continuamente por una correa
transportadora.
El material se va moliendo por la acción del movimiento de
las barras que se encuentran libres y que caen sobre el
mineral. El mineral molido continúa el proceso, pasando
en línea al molino de bolas.

35. Molienda de bolas:
Considerada como la molienda
fina, en esta etapa el mineral es
reducido de tamaño por la
acción de bolas de acero
denominadas como “medios de
molienda”, estas bolas deben
ser lo suficientemente grandes
para moler a las partículas más
grandes y duras de mineral.
Los medios de molienda ocupan aproximadamente el 35%
de la capacidad del molino. La descarga de este molino se
junta con la descarga del molino de barras y constituyen la
alimentación de la clasificación por medio de hidrociclones

36. Cabe destacar que la molienda convencional ha ido
paulatinamente perdiendo camino con relación a la
molienda SAG, debido a la imposibilidad que presentan
los molinos de barras de crecer a dimensiones mayores, y
por consiguiente aumentar su capacidad de tratamiento.
Esta imposibilidad se debe a los problemas operacionales
que genera la necesidad de utilizar barras de longitudes
mayores, las cuales se doblan y se enredan.

37. Molienda SAG
La instalación de la
molienda SAG constituye
una innovación reciente
en algunas plantas. Los
molinos SAG (Semi
autógenos) son equipos
de mayores dimensiones
(40 x 22 pies
y siguen aumentando) y más eficientes que los molinos de
barras. Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan el
proceso de chancado y molienda.

38. El término SAG es un acrónimo para “semiautogenous
grinding mill” que significa molino semiautógeno de
molienda. El término “autógeno” significa que toda la
acción de molienda es realizada por la frotación de
mineral en sí.
El tamaño de reducción se logra por la acción de la
trituración de mineral y molienda de otras partículas de
mineral. En los molinos completamente autógenos no
existen bolas de molienda de acero. En lo molinos
semiautógenos una porción de la molienda es autógena y
otra es realizada por las bolas de molienda; de ahí el
término “semiautógeno”.

39. El mineral se recibe directamente desde el chancador
primario (no del terciario como en la molienda
convencional) con un tamaño cercano a 8 pulgadas (20
cm, aproximadamente) y se mezcla con agua y cal.
Dados el tamaño y la forma del molino, estas bolas son
lanzadas en caída libre cuando el molino gira, logrando un
efecto conjunto de chancado y molienda más efectivo y
con menor consumo de energía por lo que, al utilizar este
equipo, no se requieren las etapas de chancado
secundario ni terciario.

40. El molino SAG está diseñado como un sistema de circuito
cerrado de molienda. Esto significa que las partículas de
mineral no pueden abandonar el molino SAG hasta que su
tamaño haya sido reducido lo suficiente para permitirles
atravesar las parrillas de descarga y los harneros
ubicados en el extremo de descarga del molino.
La clasificación de la descarga del molino es realizada por
el harnero rotatorio del trómel, Todo el material de mayor
tamaño que las aberturas del harnero se retornan al
molino SAG a través de transportadores de retorno. Al
material que es regresado a un molino de molienda se le
llama carga circulante.

41. La carga del molino SAG consiste de mineral nuevo, bolas
de molienda de acero, mineral de gran tamaño reciclado
en SAG y agua. La carga total ocupa hasta el 30% del
volumen del molino. Las bolas de molienda por sí mismas
ocupan alrededor del 8 al 15 por ciento del volumen del
molino.
El molino está diseñado para contener un volumen
máximo de bolas del 18%. Estos volúmenes de llenado
son aproximados y el volumen óptimo depende de los
resultados de la experiencia real de la planta.

42. El molino rota y al hacer caer su contenido violentamente
causa la acción de trituración. El molino está cubierto con
revestimientos de acero cromo-molibdeno resistentes al
desgaste para proteger el casco.
Los revestimientos se ajustan con levantadores que
ayudan a elevar la carga durante la rotación del molino.
La molienda dentro del molino es una combinación de
rompimiento de mineral a través de la acción de caída,
roce o golpe del mineral entre las bolas y la abrasión del
roce de partículas contra ellas o contra las bolas

43. Movimiento de la carga al interior del molino SAG para diferentes
niveles de llenado

44. Mantener el nivel adecuado de carga en el molino es uno
de los elementos más importantes para una molienda
eficiente. La variación de velocidad del molino es una
importante variable de control de la operación de
molienda.
El operador debe asegurarse de que los revestimientos
estén protegidos del impacto directo de las bolas de
molienda. Esto se consigue manteniendo una cama de
mineral en la que las bolas caen durante la acción de
caída en catarata. Mientras más blando el mineral, se
tritura más rápido

45.  Bajo condiciones de mineral blando y a velocidades
normales, es difícil mantener una cama de mineral y evitar
que los circuitos de descenso reciban demasiado flujo de
pulpa. En este caso, el operador puede hacer más lento el
molino.
Así se reducen las tasas de molienda y se mantiene la
cama de mineral en el molino.
 Si el mineral es más duro, el operador puede aumentar
la velocidad del molino. Esto aumenta la acción de
catarata que a su vez aumenta la tasa a la que el mineral
es triturado.
Así, utilizando la velocidad del molino, el operador puede
variar la tasa de trituración y proteger los revestimientos
del molino.

46. Factores que influyen en la operación de un molino
SAG
• Flujo de alimentación
Mientras mayor sea el flujo de alimentación, mayor será el
volumen de la carga con que trabaja el molino. 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 balancear un aumento del flujo de
alimentación, la cantidad de mineral presente en el molino
debe necesariamente aumentar. Esto ocurre así hasta un
cierto valor del llenado del molino por sobre el cual el
proceso se revierte.

47. Debido a que el volumen de la carga está relacionado con
el flujo de alimentación, en la práctica el nivel de la carga
se controla ajustando el flujo de alimentación.
Además de lo dicho anterior, el volumen de la carga tiene
un efecto directo en la potencia, de tal manera que el flujo
de alimentación y la potencia aumenta con el flujo,
comenzando desde un valor cero.

48. A medida que el flujo de alimentación crece, la potencia
consumida se incrementa hasta llegar a un valor máximo.
Un flujo de alimentación aún mayor provocará una
sobrecarga y la potencia comenzara a caer rápidamente.
En esta condición de sobrecarga, la intensidad de la
acción de molienda se reduce y la capacidad de
tratamiento del molino disminuye. Frente a esta situación
el operador parará la alimentación de sólidos al molino y
permitirá que se vacíe el molino ("grind out"). Luego
reanudará la alimentación a una tasa más baja que
permita una operación estable nuevamente.

49. • Granulometría del mineral alimentado a la molienda
SAG
Una granulometría gruesa influye en un aumento del
consumo de energía, una disminución del tonelaje tratado y
un aumento del tamaño de descarga.
La granulometría de entrada es una variable fundamental
para entender la molienda SAG, ya que la velocidad a la
cual se muelen las partículas dentro de un molino SAG es
función del tamaño de estas. A medida que se aumenta el
tamaño de las partículas mayor será la velocidad de
molienda, pero las partículas más grandes requerirán estar
más tiempo en el molino para ser reducidas

50. Existe un rango de tamaño intermedio (40-60mm) en el
que la velocidad de molienda baja drásticamente, estas
partículas se les denomina pebbles las cuales deben ser
sacadas del molino para evitar que se consuma energía al
intentar molerlas, deben ser enviadas posteriormente al
chancado de pebbles.
Por lo tanto, si el molino SAG está procesando un bajo
tonelaje se debe apuntar a reducir lo máximo posible los
pebbles y/o alimentar desde el stock pile con un material
más fino. Si al contrario el molino requiere de carga se
debe apuntar a alimentar con granulometría gruesa para
aprovechar la energía disponible.

51. En la figura se muestra el
tipo de segregación que
se produce en un acopio.
Si la caída del mineral
sigue una trayectoria
completamente vertical,
entonces las partículas
más gruesas rodarán
hacia la periferia de la
pila y los finos
permanecerán cerca del
eje central.

52. Si la caída del mineral es más bien horizontal, entonces
las partículas siguen una trayectoria parabólica siendo las
partículas más grandes y pesadas las que llegan más
lejos, en la dirección de la correa de descarga del flujo.
Controlando los alimentadores que extraen el mineral
desde el acopio se puede ajustar la granulometría de
alimentación fresca al molino dentro de ciertos límites.

53. • 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.

54. Si el molino está siendo 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 sólo podrá ser
compensado con una disminución del flujo de
alimentación.

55. • Densidad y viscosidad de la pulpa
La viscosidad y la densidad 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, 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 los
sólidos finos, de allí que la densidad de la pulpa al interior
sea mayor que en la descarga.

56. A través de la densidad de la pulpa en la descarga, es
posible controlar el nivel de la pulpa en el molino. Por
ejemplo: Si se aumenta el agua de alimentación es posible
descargar todos los finos con mayor rapidez.
En términos de las 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 potencia además
de una disminución de la capacidad de tratamiento de
mineral.

57. • Carga de bolas
Un factor que influye mucho en la operación de un molino
semiautógeno, 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%.
El uso de las bolas eleva la densidad media de la carga y
hace que la potencia demandada por el molino sea mayor.

58. Velocidad Crítica
Donde:
NC = Velocidad Crítica (rpm)
D = Diámetro interno del molino (pies).
d’ = Diámetro del medio de molienda (pies).
Ejercicio: Determine la Velocidad Crítica de un molino de 4,2
[mts.] de largo que tiene una razón L/D=1,4 y que trabaja con un mono tamaño de
bolas de 4".
También determinar la Velocidad Crítica sin considerar las bolas. (Resp.:
24,85[rpm]; 24,43[rpm])

59. NIVEL DE LLENADO DEL MOLINO
A nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de
los medios de
molienda y de mineral, está definida por el nivel de llenado
(J). Este se va a entender como
la fracción de volumen interno útil del molino ocupado por el
lecho de bolas y mineral.
Fig.
Representación del Nivel de Llenado
de un molino horizontal.

60. El nivel de llenado J se determina a través de la siguiente
ecuación: