«SANTIAGO ANTÚNEZ DE

MAYOLO»

TEMA: MOLIENDA

OBJETIVOS :

El alumno determinará la importancia del proceso de molienda y sus aplicaciones en las diferentes industrias.

El alumno conocerá los distintos equipos usados en el proceso de molienda.

INTRODUCCIÓNEn las industrias de llevan a cabo diferentes operaciones unitarias en donde la materia prima es modificada para así poder llegar a un producto final. Una de las operaciones corresponde a la molienda que es de gran importancia en la reducción del tamaño por ejemplo, del carbón, cemento, granos de roca, entre otros. En la industria alimentaria también es importante en los procesos de extracción de alimentos en donde se reduce el tamaño para disminuir el tiempo de cocción.

Los molinos, trituradores o quebrantadores son los equipos necesarios para llevar a cabo la reducción de tamaño del material y estos se diferencian del principio de operación y por las dimensiones del producto final y estos se diferencian del principio de operación y por las dimensiones del producto final, su elección depende de las condiciones del proceso.

MOLIENDA

CONCEPTOEs una operación unitaria que se encarga de reducir el

tamaño de partículas hasta un tamaño deseado para un proceso en especifico, en donde se aumenta la superficie de contacto de materia para que de esta forma sea aprovechado mas óptimamente en un proceso industrial.La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Si el sólido tiene mucha humedad, en lugar de reducir el tamaño, se forma una pasta. Mientras más fina es la molienda, el costo del proceso es mucho mayor. Finalmente, de ser necesario, las partículas son separadas por tamaños por medio de un tamizado.Por lo que para moler se necesita que un sólido tenga de humedad del 8-10%, si sobrepasa esta condición se llama estruir.

Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado.

•Compresión: Reducir sólidos duros a tamaños menores, con presión arriba y abajo.•Impacto: Romper por golpe, produce tamaños gruesos, medianos y finos.•Frotación o cizalla: Produce partículas finas, puede ser con un serrucho.•Cortado: Se realizan cortes con tamaños prefijados.

Requerimiento de energía:

La energía requerida para la fractura depende del tipo de material, tamaño, dureza y otros factores.

La magnitud de la fuerza mecánica aplicada, su duración, el tipo de fuerza (compresión, esfuerzo cortante e impacto) y otros factores, afectan la eficiencia y alcance del proceso de reducción de tamaño.

Factores importantes del proceso de reducción de tamaño: cantidad de energía o potencia consumida, tamaño de las partículas y superficies nuevas formadas.

Los fines de la reducción de tamaño es muy importante en la industria por las siguientes razones:

Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de caña de azúcar.

Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento.

Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc.

La molienda es el último de los procesos mecánicos de reducción granulométrica en el que se producen partículas cuyo tamaño es inferior a 8 mm.

ELEMENTOS IMPORTANTES DE LA MOLIENDA

Para la obtención de las curvas granulométricas deseadas es evidente la importancia de seleccionar el tipo de molienda deseado -sistema de molienda- y, para ello, la aptitud a la molienda, es decir, la molturabilidad de cada materia prima es el parámetro más importante.Existe un serie de elementos importantes que influyen en la molienda de los materiales los cuales son:

1. Velocidad CríticaLa velocidad crítica para un molino y sus elementos moledoras es aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante.

2. Relaciones entre los elementos variablesEl diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los elementos moledores son los elementos variables. Las relaciones entre ellos son:

A mayor diámetro de bolas, mayor posibilidad de rotura de partículas grandes (percusión).

A menor diámetro de bolas, mayor molienda de partículas pequeñas y capacidad (por una mayor superficie de los elementos moledores, fricción).

A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusión).

Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor velocidad, menor el diámetro necesario de bolas.

3. Tamaño Máximo de los Elementos MoledoresEn 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.

4.Volumen de CargaLos 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.Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre un 30% a un 40%.

5. Potencia

La máxima potencia es desarrollada cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente. Generalmente se trabaja entre un 30% y un 40%, ya que como la curva es bastante plana, el porcentaje de potencia entregado es similar al 50%.

6. Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda 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.Se hace a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua). Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del cemento y que sea húmeda en la preparación de minerales para concentración.

b. Molienda húmeda :

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.

EQUIPOS DE MOLIENDA

MOLINOS AGITADOS

También llamados molinos de arena estos molinos están basados en las fuerzas de rozamiento y de impacto. Uno de los molinos más representativos de este tipo son los molinos attritor: En estos se coloca el material a moler junto con unas bolas que pueden ser de acero al carbón, aceros inoxidables o aceros al cromo; estos posteriormente son agitados mediante un eje interno rotatorio de brazos. Estos molinos están disponibles en: carga, continuos, y de circulación

Ventajas: - Usado para materiales

suaves- Buena reducción de tamaño - Consumos bajos de energía.

Desventajas: - Produce cierta sedimentación.

- La mayoría están restringidos a la molienda en

húmedo

Aplicación Se usan principalmente en la industria de alimentos de mediana y grande escala. Aunque también se usa en la fabricación de pinturas, lacas, tintas, en la industria farmacéutica y en la biotecnología

Molino Attritor

MOLINOS VIBRATORIOS Se usa para materiales duros, especialmente por vía seca. Están basados en las fuerzas de rozamiento y de impacto.Uno de los molinos más representativos de este tipo son los molinos de tubo horizontal: En estos molinos unos tubos están montados sobre resortes y proporcionan una vibración circular por rotación de un contrapeso. Otro ejemplo de estos molinos es el molino vertical vibratorio; uno de los más usado en la industria es el Vibro-energy Este está compuesto de un cuerpo de molienda en forma de anillo, en el que se transmiten vibraciones horizontales a una frecuencia de unos 20 Hz a través de los medios de molienda que son esferas generalmente de alúmina.

Ventajas: - Construcción simple - Bajo costo de capital - Se alcanzan pequeños tamaños

de partícula. - Se adapta bien a diferentes usos. - Bajo costo y fácil mantenimiento. - No ocupa mucho espacio ni es

pesado.

Desventajas: - Tamaño y rendimientos limitados.- Muy ruidoso.

Aplicaciones:Se usan principalmente en la industria de alimentos de pequeña, mediana y grande escala. Aunque también se usa en la fabricación de pinturas, lacas, tintas, en la industria farmacéutica y en la biotecnología.

Molino Vibro-energy

MOLINOS DE MARTILLOSEn estos molinos la acción de la molienda resulta de los impactos y la fricción entre los grumos o partículas del material alimentado, la cubierta y los elementos de molienda. La finura del producto se regula cambiando la velocidad del rotor, la velocidad de alimentación o la abertura entre los martillos y la placa de molienda, así como cambiando la cantidad y el tipo de martillos utilizados y el tamaño de las aberturas de descarga.Por su fácil manejo y fácil acceso estos molinos pueden ser usados en pequeñas, grades y medianas empresas.

Ventajas: - Amplio alcance de molienda- Alta capacidad. - Se puede usar para

diferentes granulometrías.

- Bajo costo y fácil mantenimiento.

Desventajas: - Elevación de temperatura. - Muy ruidoso. - Obstrucción del tamiz.

El molino de martillos actúa por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. En la Figura puede verse un esquema del molino, el cual cuenta con una cámara de desintegración (3), con una boca de entrada del material en la parte superior (5) y una boca de descarga cerrada por una rejilla (4). En el interior de la cámara hay un eje (1), que gira a gran velocidad y perpendicularmente a él van montados articuladamente los elementos de percusión (martillos) (2) los cuales por la fuerza centrífuga que se genera al girar el eje, se posicionan perpendicularmente en posición de trabajo. El material a moler ingresa por la boca de entrada (5) y por gravedad cae al interior de la cámara de desintegración, donde es golpeado por los martillos. Seguidamente choca contra la cámara de desintegración y nuevamente es golpeado por los martillos. Esto ocurre sucesivamente hasta que alcanza un tamaño tal que puede pasar por la rejilla de la descarga (4). El tamaño de salida de los materiales triturados puede variarse cambiando la rejilla de salida. Los molinos de martillos se usan para triturar y pulverizar materiales que no sean demasiado duros o abrasivos.

MOLINOS VOLTEADORESLos molinos de bolas 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). 

Molino de bolas

Ventajas: - Útil para productos

oxidables o explosivos - Molienda húmeda - Moler materiales estériles

(previa esterilización de la cámara)

Desventajas: - Larga duración del proceso - Elevado consumo energético - Laboriosa limpieza

Aplicación:Este molino se usa en la industria de cemento, productos de silicato, materiales de construcción, cerámica, vidrio.

Los molinos de rodillosConsisten en una serie de rodillos con una pequeña abertura graduada entre ellos a través de los cuales pasa el material a moler. Este tipo molino se usa en la industria de granos y materiales para construcción Como ventaja tiene que generan un producto granular más uniforme que otros molinos giratorios, reduciendo al mínimo con ello el porcentaje de finos, que en ocasiones constituye una desventaja.

MOLINOS SEMIAUTÓGENOS (SAG):

La molienda se realiza en varias etapas involucrando molinos de barras, bolas. Es poco habitual moler el mineral en una sola etapa para obtener los rangos de tamaño necesarios en el proceso de concentración subsiguiente ya que los consumos energéticos resultan mucho más altos que cuando se reduce de tamaño en varias etapas.Se utilizan para evitar la sobre-molienda en la cual el hidrociclón trabaja en circuito cerrado con el molino, logrando una disminución sustancial en el consumo energético al evacuar del circuito el material ya molido, al tamaño deseado. Un circuito abierto que moliera a este mismo tamaño, consumiría una cantidad mayor de energía y originaria una elevada proporción de finos.

La reducción de tamaño en un molino semiautógeno se debe a la acción de tres tipos de mecanismos que pueden actuar simultáneamente: Molienda por impacto:Ocurre cuando la energía aplicada es mucho mayor que la que se necesita para romper la partícula. Con estas condiciones la partícula se rompe en muchos pedazos con un amplio rango de tamaños. Molienda por compresión:Ocurre cuando la energía aplicada es la necesaria para llevar la partícula justo a su punto de fractura, rompiéndola en unos pocos pedazos. 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 las bolas o partículas mayores. 

Mecanismos de Molienda en un molino semiautógeno SAG

CIRCUITOS DE MOLIENDA

Una maquina molino puede trabajar en circuito abierto con un clasificador cuando el rechazo de la criba (tamaños gruesos y no admisibles para la posterior concentración) no vuelve al molino. Generalmente los circuitos abiertos funcionan de la siguiente manera: las partículas entregadas por un molino de barras ingresan directamente como alimentación a un molino de bolas, y la descarga de este último se envía a una etapa de concentración.

1. Circuitos abiertos:

2. Circuito cerrado:

En los circuitos cerrados, luego de la etapa de molienda se incluye un clasificador que rechaza tamaños gruesos y los hace retornar al molino. Así todo el producto final tendrá un tamaño igual o menor a un tamaño máximo requerido para la siguiente etapa. Se garantiza entonces una dimensión máxima del producto, aumentando la producción. Como desventaja, para el circuito cerrado se supone una mayor inversión y costo de operación ya que se necesitan transportadores de cinta adicionales.

APLICACIONES DE MOLIENDA

INDUSTRIA DE ALIMENTOS: Trigo, Cebada, Papa, Tapioca (Harinas), Semillas de Soja (Aceite y harinas) y Azúcar.  INDUSTRIA DE MINERALES Y CEMENTO: Cobre, Níquel, Cobalto,

Hierro, Cal, Alúmina y Sílice.  INDUSTRIA DEL PAPEL, PINTURAS Y CAUCHO: Piedra Caliza,

Mármol, Yeso y Dolomita

MOLIENDA EN LA LINEA DEL SULFURO

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

Molienda del trigo

La molienda del trigo consiste en reducir el tamaño del grano a través de molinos de rodillos. Primero se separa el salvado y el germen del endospermo y luego se reduce este último hasta obtener la harina. El objetivo de la molienda es maximizar el rendimiento de la harina con el mínimo contenido de salvado.El proceso de molienda se fundamenta en dos etapas la de ruptura y la de reducción, la molienda se realiza gradualmente, obteniéndose en cada etapa una parte de harina y otra de partículas de mayor tamaño.La molienda se realiza en molinos de rodillos, utilizando entre cuatro y seis juegos de rodillos de ruptura, estos rodillos tiene forma de espiral con acanaladuras para romper el grano (figura 20) y los trozos grandes de endospermo. Para la reducción se emplean otros cuatro o seis juegos de rodillo suaves y lisos que pulverizan los pedazos de endospermo grandes hasta convertirlo en harina.

Molienda de Cemento

En esta etapa el clinker se mezcla con el regulador de fraguado (yeso) y con las posibles adiciones y se introduce en los molinos de bolas para su molienda. Una vez alcanzada la finura deseada, el producto que obtenemos finalmente es el cemento