WORKSHOP DEMOLIENDA SAG 2001

16, 17 y 18 de Mayo – Viña del Mar – CHILE

CENTRO TECNOLÓGICO DE MOLIENDA SAG Y SISTEMAS ELÉCTRICOS

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍAUNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

TEMAS ACTUALES EN MOLIENDASEMIAUTÓGENA

Luis Magne1, Waldo Valderrama2, Jorge Pontt2Centro Tecnológico de Molienda SAG y Sistemas Eléctricos

1Universidad de Santiago de Chile2Universidad Técnica Federico Santa María

RESUMEN

La molienda semiautógena se encuentra en el apogeo de su desarrollo, conmolinos cada vez mayores y de mayor potencia. El conocimiento operacional estáaumentando considerablemente gracias al paulatino abandono de conceptos provenientesde la molienda convencional para dar paso a un nuevo conocimiento sustentado en lacomprensión de las variaciones de la composición y movimiento de la carga. Sinembargo, este mismo conocimiento indica que probablemente las condiciones óptimas defuncionamiento de los molinos semiautógenos se encuentran fuera del rango de moliendasemiautógena propiamente tal. En el futuro próximo se hará necesario revisar losconceptos de diseño de estos molinos y del circuito del cual forman parte.

EL DESARROLLO DE LA MOLIENDA SEMIAUTÓGENA

Evolución de los Circuitos de Molienda de Minerales

Los primeros molinos rotatorios aparecen en la historia en la década de 1880. Sin embargo, elcrecimiento exponencial en tamaño y potencia instalada comienza en la década de 1960. Es así comoen esos años el circuito básico de operación consistía en dos etapas, compuestas por un molino debarras en circuito abierto seguido normalmente por dos molinos de bolas en circuito cerrado directo. Eldiámetro de los molinos no superaba los 12 pies, con potencias instaladas de 930 kW (1,250 HP). Enla década de 1970 aparecen los primeros circuitos de molienda en una etapa, con molinos de bolas de16.5 pies de diámetro y potencias de 3,000 kW (4,000 HP), iniciando la desaparición de los molinos debarras en el diseño de plantas de procesamiento de minerales. Es en la década de 1980 cuandoaparecen con fuerza los circuitos de molienda en dos etapas que consideran, para la moliendaprimaria, molinos semiautógenos seguidos de molinos de bolas como etapa secundaria o moliendafina. Los primeros alcanzan diámetros de hasta 36 pies, con potencias de 11,200 kW (15,000 HP) ylos molinos de bolas, diámetros de 18 pies, con potencias de 4,850 kW (6,500 HP). La década de1990 consolida esta alternativa de procesamiento con el desarrollo de varios megaproyectos en elmundo que con un pequeño número de equipos logran altas tasas de procesamiento de mineral. Eldiámetro de los molinos semiautógenos alcanza los 40 pies de diámetro con potencias de 19,400 kW(26,000 HP) y los molinos de bolas llegan a diámetros de 24 pies y potencias de 10,500 kW (14,000HP).

En Chile, desde 1981, han entrado en operación 21 circuitos de molienda semiautógena. En laTabla 1 se presenta el listado de molinos semiautógenos en operación actualmente, con susprincipales características. En ella se observa claramente el crecimiento del parque de molinossemiautógenos en Chile, no sólo en número sino también en tamaño y potencia instalada, y aún másimportante en la capacidad de procesamiento del circuito de molienda al que pertenecen.

El molino semiautógeno más grande en operación en Chile es de 36 pies de diámetro y 17.25pies de largo con una potencia de 13,500 kW (18,000 HP).

El proyecto de expansión de Minera Escondida considera un molino semiautógeno de 38 piesde diámetro y 22.5 pies de largo, con potencia de 19,400 kW (26,000 HP) y tres molinos de bolas de25 x 40.5 pies, con 13,500 kW (18,000 HP) cada uno, los primeros a nivel mundial con motor gear-less.

El proyecto de expansión de CODELCO Chile División El Teniente considera un molinosemiautógeno de 38 pies de diámetro y 24 pies de largo con una potencia de 18,000 kW (24,000 HP)y dos molinos de bolas de 24 x 34 pies con 10,000 kW (13,500 HP) de potencia instalada cada uno.

Mientras, en el estudio de prefactibilidad para el proyecto de expansión de Compañía MineraDoña Inés de Collahuasi se evalúan molinos semiautógenos de 42 y 44 pies de diámetro.

En el proyecto Antamina, Perú, se encuentra en fase de instalación un molino semiautógenode 38 pies de diámetro y 20 pies de largo, con motor gear-less de 19,400 kW (26,000 HP), seguido detres molinos de bolas de 24 x 36 pies, con 11,200 kW (15,000 HP) de potencia cada uno.

Los Accionamientos y el Crecimiento de Molinos Rotatorios

Durante muchos años, el crecimiento de los molinos semiautógenos se encontrósupeditado al desarrollo de sistemas de accionamiento que fueran capaces de asegurar unaoperación estable y segura. En este sentido, los fabricantes de engranajes han aumentandocontinuamente su capacidad de impulsión por piñón único. Actualmente operan molinos de piñónúnico de 6,700 kW (9,000 HP), y se han ofrecido tracciones de hasta 7,500 kW (10,000 HP). Estosignifica que el molino semiautógeno de mayor potencia que puede ser impulsado con un sistemade engranajes con piñón dual y motor dual es de 15,000 kW (20,000 HP) [2].

Tabla 1. Molinos semiautógenos en la actividad minera de Chile [1].

Compañía Minera Año inicioOperación

Nº DimensionesD x L (EGL)

pies

PotenciaKW

Capacidadde diseño

t/día

Bolaplg

Disputada de Las Condes- Área Los Bronces- Área El Cobre- Área Los Bronces

198119871992

111

28 x 15 (12.5)34 x 17 (15.25)34 x 17 (15.25)

5,2009,4009,700

13,00015,00024,000

544

Compañía Minera ElBronce de Petorca S.A. 1984 1 12 x 5 (4) 150 720 4

División ChuquicamataCODELCO-Chile

19891993

21

32 x 17 (15) c/u20 x 10 (8.75)

8,200 c/u1,500

25,500 c/u2,800

54

Sociedad MineraEscondida Ltda.

19911995

21

28 x 14 (12.5) c/u36 x 19 (17.25)

4,100 c/u13,500

20,000 c/u25,000

45

División El TenienteCODELCO-Chile 1991 1 36 x 17 (15.25) 11,200 24,000 5

Compañía Minera MantosDe Oro: La Coipa 1991 1 28 x 14 (12.5) 5,250 15,000 5

Compañía ContractualMinera Candelaria

19951997

11

36 x 16.7 (15)36 x 16.7 (15)

11,95011,950

28,00028,000

55

Compañía MineraFachinal 1996 1 18 x 9.3 (8) 1,000 1,500 4

Compañía Minera El Indio,Planta Tambo 1996 1 28 x 12 (10.5) 4,100 4

Compañía Minera DoñaInés de Collahuasi 1998 2 32 x 15 (13.25) c/u 8,000 c/u 30,000 c/u 4

División AndinaCODELCO-Chile 1998 1 36 x 16.7 (15) 11,950 30,000 5

Compañía Minera LosPelambres S.A. 1999 2 36 x 19 (17) 12,685 46,000 c/u 4

Nota : Las dimensiones se entregan como el diámetro interno del molino multiplicado por la longitud interna delmolino seguido por la longitud interna de los revestimientos (longitud efectiva de la cámara de molienda,EGL).

Por otro lado se encuentra el motor de inducción o accionamiento gear-less, en que el cascodel molino es el elemento rotatorio de un gran motor sincrónico de baja velocidad. Los elementos delrotor del motor son apernados al molino en forma similar a los engranajes. Un estator rodea loselementos del rotor. La corriente de alimentación es transformada por un cicloconversor desde 50/60Hz a cerca de 1 Hz. De esta forma, al modificar la frecuencia se logra regular la velocidad deoperación del molino. Este desarrollo tecnológico ha permitido superar con creces la capacidad de losaccionamientos de molinos rotatorios, siendo así que:

en Cadia Hill, Australia, actualmente se encuentra en operación un molino semiautógeno de 40pies de diámetro, con una potencia instalada de 19,500 kW (26,000 HP)

en Minera Escondida, Chile, se encuentra en etapa de construcción, por expansión en lacapacidad de procesamiento, tres molinos de bolas de 25 pies de diámetro, con una potenciainstalada de 13,400 kW (18,000 HP) cada uno.

Tal vez una de las características principales que ha favorecido la instalación deaccionamientos gear-less a nivel mundial, desde un punto de vista operacional, es la capacidad demodificar fácilmente la velocidad de operación del molino. Sin embargo, como se discutirá másadelante, ésta es raramente empleada con objetivos de optimizar el proceso.

Los primeros molinos de gran tamaño con motor gear-less que operaron en el mundo,corresponden a los molinos semiautógenos de 32 x 17 pies (15 pies EGL) y potencia instalada de8,200 kW (11,000 HP), de la División Chuquicamata de CODELCO Chile, que entraron enoperación en 1989.

Actualmente, los mayores fabricantes de molinos (Svedala y FFE Minerals) anuncian quetienen los diseños para molinos de 42 y 44 pies de diámetro, mientras que los principalesfabricantes de accionamiento anuncian sistemas gear-less de 25,000 a 26,000 kW (33,000 a35,000 HP) para éstos.

CONCEPTOS PARA DESCRIBIR EL PROCESO DE MOLIENDA

La conceptualización del proceso de molienda semiautógena está experimentando un cambioimportante en el último tiempo.

El enfoque ya clásico del proceso de molienda en un molino rotatorio se basa en visualizara este último como un reactor químico, y al proceso de molienda como una reacción química a lacual se aplica un modelo cinético. La distribución granulométrica del material hace las veces decomposición química, tal que las fracciones gruesas „reaccionan“ para convertirse en partículasfinas. Mediante balances de materia se describen cuantitativamente los procesos paralelos detransformación de partículas. El objetivo de la modelación es cuantificar el flujo de salida y sucomposición. Las fracciones de cada tamaño, esto es, la distribución granulométrica de mineral enel reactor, constituyen las variables cinéticas del proceso. Siguiendo con el enfoque, constantescinéticas incorporan las condiciones ambientales.

ii i ij j j

w S w B S wt

∂ = − +∂ ∑

El volumen de producción es función del tamaño del reactor y la distribución de tiempos deresidencia. Se considera además que la energía consumida en el proceso es proporcional altiempo y el tamaño del reactor, de modo que las constantes cinéticas pueden expresarse en formaindependiente del tamaño del molino. Se supone que la cinética de fractura es determinada por elmineral y la distribución de tamaño de cuerpos moledores, y que varía poco o nada con lascondiciones operacionales en el molino, salvo que éstas afecten a la potencia.

En el caso de la molienda semiautógena, el mismo modelo se amplía para considerar tressubprocesos: Interacciones bola-partícula (B↔p), Interacciones roca-partícula (R↔p) yAutofractura de rocas (R). El resto permanece igual. En general, más energía significa másmolienda.

Según el enfoque cinético, el problema se centra en configurar la carga óptima del molino(mezcla de mineral y bolas de diversos tamaños que da mayor capacidad de proceso), seleccionaradecuadamente otros parámetros (abertura parrilla, % de sólidos, etc.) y sustituir óptimamente conla alimentación los tamaños que desaparecen.

Concentraciones

Constantes Cinéticas

La debilidad del enfoque cinético radica precisamente en el supuesto genérico de que másenergía conduce a más molienda. En molinos convencionales, donde la velocidad y el volumen dela carga son constantes en el corto plazo, el movimiento de carga es siempre más o menos elmismo. Las variaciones de energía consumida provienen principalmente de la cantidad de mineralpresente en el espacio intersticial. Se busca representar la mecánica del molino a través de unsinnúmero de ecuaciones empíricas de difícil interpretación. Los modelos así obtenidos sirvenesencialmente para analizar el comportamiento estacionario del circuito en cuanto a cantidad ycomposición granulométrica del material producido. Desde el punto de vista del controloperacional, la modelación cinética deja vacíos importantes a la hora de escoger diseño derevestimiento, velocidad de giro, o interpretar el efecto de la viscosidad de la carga o sucomposición granulométrica en la potencia.

En los molinos semiautógenos de velocidad variable, el supuesto genérico de un sistemamecánico de estructura constante es incorrecto. El volumen de carga, su composición y lavelocidad son variables dinámicas que modifican la forma en que la energía es consumida en elmolino. Por ello, en el último tiempo ha ganado interés el estudio del movimiento de carga en losmolinos. Mediante pequeños molinos transparentes, modelos simples de cálculo de trayectorias decaída o complejas modelaciones mediante métodos numéricos, se ha estudiado el uso de laenergía en el molino y se ha aprovechado este conocimiento para mejorar el diseño derevestimientos, escoger y controlar más racionalmente la velocidad de giro del molino, e interpretaren mejor forma los cambios en el comportamiento de la carga cuando se modifica su composicióno sus propiedades reológicas. Esto ha dado pie también al desarrollo de nueva instrumentaciónpara sensar directamente información sobre las propiedades y el comportamiento de la carga.

En resumen, la modelación clásica basada en consumos característicos de energíaasociados a cada mineral resulta insuficiente para copar la variabilidad operacional del molinosemiautógeno. El estudio del movimiento de carga apunta a examinar los mecanismos de consumode energía del molino y el aprovechamiento de la energía en el proceso de molienda. La resultantede estos esfuerzos está ayudando a mejorar el control de los molinos, y también señalando unadiferenciación decreciente entre el molino semiautógeno y los molinos convencionales, planteandouna interrogante fundamental de diseño.

LAS PROPIEDADES DE LA CARGA

Granulometría de Alimentación

Una de las principales características de la molienda semiautógena es el empleo delmineral como medio de molienda y como medio sometido a molienda. Debido a esto siempre se hadado especial interés a la distribución de tamaños en la alimentación al molino, puesto que incidesobre la distribución de tamaños de mineral contenido en el molino y, por lo tanto, en la capacidadde molienda del mismo. Además, también se modifican las características del movimiento de lacarga interna.

Generalmente se considera que los tamaños mayores son esenciales para producir lafractura de tamaños pequeños, de modo que una ausencia de los primeros generan laacumulación de partículas de tamaño intermedio, consideradas de tamaño crítico. Por otra parte,es sabido que el aumento de tamaños críticos produce una distribución inestable de tamaños en lacarga interna y una disminución en la capacidad de tratamiento del molino. Se debe considerartambién que la presencia de tamaños mayores es importante para mantener un volumen de cargainterna adecuado al interior del molino, lo que permite operar con velocidades mayores sinarriesgar la integridad de los revestimientos. El nivel de llenado de medios de molienda y sutamaño de recarga permiten controlar la acumulación excesiva de los tamaños críticos.

Por otro lado, se puede decir que la granulometría de alimentación tiene un efectorelevante sobre la capacidad de procesamiento de un molino semiautógeno, siendo aún másimportante que el concepto de dureza del mineral. Diferentes estudios a nivel industrial han

demostrado que la capacidad de procesamiento queda definida fundamentalmente por la fracciónde partículas bajo un determinado tamaño en la alimentación. Por ejemplo:

En El Teniente la capacidad de procesamiento del molino es óptima cuando la fracción menora 1 plg es mayor a 45%. Si esta fracción disminuye, la capacidad del molino bajadrásticamente, mientras que al contrario, la capacidad se ve incrementada en forma importantesi la fracción bajo 1 plg es mayor a 50%. Esto ha dado lugar al inicio de un estudio defactibilidad para la instalación de una planta de prechancado de mineral de la alimentación amolienda semiautógena para procesar los tamaños intermedios del flujo de alimentación (2 a 5plg). Inicialmente se ha instalado y puesto en funcionamiento un sistema de medición de lagranulometría de alimentación a molienda semiautógena (Petra), que ha permitido tomaracciones de control a la granulometría de alimentación, ajustando en forma más precisa losalimentadores y su velocidad [6].

En Chuquicamata un estudio de 12 meses de operación modificando la malla de tronadura dela mina y aumentando el factor de carga de explosivo, para aumentar la fracción de mineralbajo ½ plg que alimenta a la molienda semiautógena, demostró un aumento importante en lacapacidad de procesamiento de los molinos semiautógenos, alrededor de 10%, con unadisminución del consumo específico de energía en la molienda del orden de 12% [7].

En Mantos de Oro (planta La Coipa) se ha implementado una etapa de clasificación yprechancado del flujo de alimentación. La clasificación se realiza en un harnero de doble deck,con malla superior 4 plg y malla inferior de 2 plg, cuyos retenidos son enviados a un chancadorde cono con abertura de descarga de 22 mm. De esta forma, la alimentación al molinosemiautógeno es 100% bajo 2 plg, lo que los autores consideran un caso extremo de decisiónde alimentar el molino semiautógeno con granulometría más fina, lo que trae asociadoproblemas operacionales diferentes. El aumento en la capacidad de procesamiento ha llegadoa un 15% [8].

En Compañía Minera Candelaria ha quedado claramente demostrado en la práctica, que existeuna importante segregación por tamaños del mineral en el stock pile, lo que implica que lalínea con granulometría de alimentación más fina procesa alrededor de 8% más que la otralínea. Con la implementación de un sistema de determinación de granulometría dealimentación en línea (Split) se está evaluando poder reducir la diferencia con que se trabajahoy en día [9].

La dureza del mineral

En la operación de circuitos de reducción de tamaños formados por molinosconvencionales de bolas, ha quedado claramente demostrado que la dureza del mineral juega unrol importante en la determinación de la capacidad de procesamiento de mineral. De esta forma, elíndice de dureza de Bond (Work Index) permite estimar en forma simple las variaciones que sepueden esperar al variar las características del mineral de acuerdo al frente de explotación de lamina. A partir de estos antecedentes, los operadores de molinos semiautógenos han extrapoladoesta situación característica para explicar eventos de disminución de la capacidad deprocesamiento, considerando que: mientras más duro es el mineral, mayor será el tiempo que tomasu reducción de tamaño, de modo que operando a un flujo de alimentación constante se produciráun incremento en el nivel de llenado volumétrico de carga, lo que se traduce en la disminución dela tasa de procesamiento, y viceversa.

Sin embargo, como se indicó anteriormente, es muy probable que el mayor efecto en lasvariaciones producidas en la capacidad de procesamiento del molino semiautógeno sea generadopor las características granulométricas del flujo de alimentación y otras menores sean producto dela relación agua/mineral utilizada en la alimentación. Así también, es posible demostrar que elíndice de dureza de Bond no explica correctamente las variaciones producidas en la capacidad deprocesamiento de un molino semiautógeno, como se observa en la Figura 1(a). Aquí se muestra la

relación entre el índice de dureza de Bond y el consumo específico de energía en la moliendasemiautógena para seis plantas mineras chilenas. Esta figura deja claramente establecido que noexiste ninguna relación entre estos parámetros, por lo que no es válido argumentar quedisminuciones o aumentos en la capacidad de procesamiento del molino sea causada porvariaciones puntuales de la dureza del mineral que se procesa.

En la Figura 1.(b) se observa la relación entre el consumo específico de energía en elmolino semiautógeno y el SAG Power Index (SPI) definido por Minovex [10] para las mismasplantas. En este caso la relación existente entre estos parámetros es bastante alta, lo que permiteesperar que el SPI puede resultar una herramienta muy útil para la planificación de procesamientode una planta. Sin embargo, se ha podido demostrar que el ensayo estándar para la determinaciónde este parámetro no es sensible a los cambios de granulometría de alimentación al molinosemiautógeno industrial. Para ello, actualmente se desarrolla un programa de pruebas orientado amejorar este aspecto [11].

Nivel de llenado de carga total: estimación y variabilidad

En el molino semiautógeno, el nivel de llenado de carga total (definido como la fracción delvolumen efectivo del molino que es ocupado por la carga interna) está formado por los medios demolienda metálicos (bolas) y el mineral de tamaño grueso (colpas) e intermedios. Normalmente seconsidera que el mineral fino y el agua se alojan en los intersticios del lecho de bolas y colpas,siendo su aporte no significativo a la fracción de volumen del molino que ocupa la carga, peroafectando su densidad aparente.

La forma más utilizada para estimar el nivel de llenado de carga total, es haciendo unarelación entre mediciones puntuales del nivel de llenado volumétrico con el molino detenido y lapresión de inyección de lubricante en los descansos del molino al momento de detenerlo, como seobserva en la Figura 2. Así, al variar la presión en los descansos, se considera que ha ocurridovariaciones en el peso de la carga interna y ello debe reflejar variaciones en el nivel de llenadovolumétrico del molino. Esta forma de estimar el nivel de llenado de carga total, deja fueradiferentes aspectos, como:

4

6

8

10

12

14

16

12 13 14 15 16 17 18

Planta 1 Planta 2 Planta 3 Planta 4 Planta 5 Planta 6

Work Index de Bond, kWh/t

Ener

gía

Espe

cífic

a Pl

anta

SAG

, kW

h/t

(a)

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 174

6

8

10

12

14

16

Planta 1 Planta 2 Planta 3 Planta 4 Planta 5 Planta 6

EPlanta=A+B*SPIR=0.995

Ener

gía

Espe

cífic

a Pl

anta

SAG

, kW

h/t

SAG Power Index, kWh/t

(b)

Figura 1 (a) Consumo específico de energía en el molino semiautógeno y el Work Indexde Bond. (b) Consumo específico de energía en el molino semiautógeno y elíndice SPI de Minovex.

• Importantes variaciones que ocurren durante el tiempo que transcurre la operación (que en elcaso de la Figura 2 corresponde a cuatro meses de operación del molino semiautógeno). Estasvariaciones son la pérdida de peso y cambios en la forma de los revestimientos, bruscasvariaciones en el nivel de llenado de bolas, variaciones en el sistema de lubricación y dellubricante mismo.

• Variaciones de la densidad aparente de la carga interna, por la modificación de la relaciónentre las masas de medios de molienda, mineral y agua.

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

800 810 820 830 840 850 860 870 880 890

Jc = 675.911 + 5.297PsiR = 0.92SD = 8.45

09/1216/01

09/12

22/01

09/12

17/02

12/02

12/02

03/03

18/03

Presión en los descansos, PSI

Niv

el d

e lle

nado

med

ido,

%

Figura 2. Curva típica de calibración del nivel de llenado volumétrico y la presión en losdescansos, con mediciones realizadas durante cuatro meses de operación.

La variabilidad característica de la operación de un molino semiautógeno está definida porla variabilidad que presenta el nivel de llenado volumétrico de carga total, y esta última por causade la imposibilidad de mantener un nivel constante de mineral al interior del molino. Estavariabilidad tiene diferentes causas, como son las variaciones de: la granulometría de alimentación,la granulometría de la carga interna, proporción de agua y mineral en la carga interna, las queprovocan variaciones en la capacidad de levante de la carga por la rotación del molino, afectandola moliendabilidad y su capacidad de evacuación.

La definición del punto de referencia para el nivel de llenado volumétrico de carga total alque debe operarse un molino semiautógeno se define normalmente entre 28 a 32%. Sin embargo,es muy difícil asegurar que durante la operación del molino, el nivel de llenado se pueda manteneren el entorno del valor definido. Más aún si se analiza el significado de la medición que entrega lapresión en los descansos: “es la presión de entrada de lubricante hacia los descansos y no lapresión que ejerce puntualmente el molino en movimiento sobre el descanso”.

La incerteza que existe sobre el nivel de llenado con que opera un molino, se puedetraducir en la ocurrencia de dos situaciones extremas:

Sobrellenado típico del molino: que consiste en la acumulación excesiva de carga interna delmolino, producto de la disminución de la capacidad de molienda y evacuación, y que en laoperación se observa como un brusco aumento de la presión en los descansos y disminucióndel consumo de potencia del molino. Si no se logra controlar a tiempo, el resultado es la

detención del molino por alarma en el sistema de lubricación y/o accionamientos, por un tiempoprolongado. El tiempo que el molino debe permanecer detenido depende de la masa dematerial que se alcanzó a acumular en su interior.

Operación con bajos niveles de carga: lo que implica que el molino trabaja con un llenadovolumétrico definido por los medios de molienda metálicos exclusivamente. El resultado deesta situación, bastante común a lo largo de la operación del molino, se refleja en una alta tasade fractura de bolas (que genera consumos de acero mayor a lo normal) y daños severos enlos revestimientos internos (placas y levantadores).

Nivel de llenado de bolas: Estimación y variabilidad

En general se considera que los molinos semiautógenos pueden contener hasta un 14% dellenado volumétrico de bolas. Los fabricantes de molinos restringen la masa de bolas que debehaber en la carga del molino semiautógeno, en consideración a análisis estructurales del molino ycaracterísticas del sistema de lubricación de los descansos.

Sin embargo, una vez definido el nivel de bolas “óptimo”, durante la operación de losmolinos no existe ninguna certeza sobre la cantidad real de medios de molienda contenidos en lacarga interna. En la práctica se utilizan dos alternativas para controlar el nivel de llenado de bolasde un molino semiautógeno en operación:

Grind-out: que consiste en operar el molino sin alimentación de mineral, con un determinadoflujo de agua en la alimentación, hasta que se evacua el mineral contenido en el molino,quedando la carga interna formada sólo por medios de molienda

Inferencia en base a la potencia: que consiste en operar el molino en una condición de relativaestabilidad a una velocidad definida previamente (si el molino es de velocidad variable) duranteun lapso de tiempo adecuado, anotando el consumo de potencia promedio del molino.Posteriormente, detener instantáneamente los flujos de alimentación de mineral y agua, y elmolino. Una vez detenido se mide el nivel de llenado volumétrico de carga total y se lleva a ungráfico de curvas teóricas de potencia versus el nivel de llenado volumétrico de carga total,correspondiendo el nivel de bolas a la curva que corresponda la potencia medida al momentode detener el molino, Figura 3.

Ambas alternativas presentan aspectos favorables y desfavorables:

El grind-out permite medir el nivel de llenado de bolas real al momento de realizarlo. Sin embargo,durante el tiempo que se efectúa el lavado del molino se provoca la interacción directa de una granmasa de cuerpos metálicos en movimiento con el revestimiento del molino (levantadores, placas yparrillas), provocando daños irreparables en estos, y aún más generando daños a la misma cargade medios de molienda, que se reflejarán como bola fracturada y/o generación de fragmentos de lasuperficie (chips), además una acumulación de tensiones en los cuerpos moledores. Debido aesto, una vez que el molino entra en operación, el nivel medido de medios de molienda sufrirá unadrástica disminución. Por todo lo anterior hoy en día no es aconsejable realizar grind-out, perofrecuentemente se hace.

La inferencia desde la potencia permite evitar el daño a la carga de medios de molienda y a losrevestimientos, sin embargo tiene una incerteza mayor en la determinación. Esto debido a queel consumo de potencia del molino, para una misma masa de carga interna varía con eldesgaste del revestimiento, la granulometría de la carga interna y la razón agua/mineral alinterior del molino.

Por otro lado, la tasa de reposición de los medios de molienda, expresada en gramos deacero perdido por tonelada de mineral procesado, g/t, o en gramos de acero perdido por energíaespecífica consumida por el molino, g/kWh, se considera constante en el tiempo, debiéndose hacerrectificaciones que resultan en alteraciones importantes en la composición de la carga interna. Porejemplo, en la Figura 4(a) se muestra la variabilidad típica que presenta el nivel de llenado de bolas

en un molino industrial. En la Figura 4(b) se observan, para el mismo molino e intervalo de tiempoevaluado, la cantidad de bolas recargadas (en número y en masa) al molino. Es posible apreciarque existen situaciones extremas como:

Agregar, en un turno específico, una gran masa de bolas de reposición para recuperardisminuciones “inexplicables” del nivel de llenado de medios de molienda.

5 10 15 20 25 30 35 40 455

6

7

8

9

10

11

12

14 %

12 %

10 %

8 %

Po

tenc

ia, M

W

Nivel de llenado total, Jc

Figura 3 Curvas teóricas de consumo de potencia de un molino semiautógeno de 36 piesde diámetro, para diferentes niveles de llenado de bolas en función del nivel dellenado volumétrico del molino y para una velocidad de operación dada.

19-1 8-2 28-2 20-3 9-4 29-4 19-5 8-6 28-6 18-7 7-8 27-80

2

4

6

8

10

12

14

16

Llen

ado

de B

olas

, %

Fecha, días

(a)

19-1 8-2 28-2 20-3 9-4 29-4 19-5 8-6 28-6 18-7 7-8 27-80

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Mas

a de

Bol

as C

arga

das,

t

Núm

ero

de B

olas

Car

gada

s

Fecha, días

0.00

8.53

17.06

25.59

34.12

42.65

51.18

(b)

Figura 4 (a) Variabilidad del nivel de llenado de medios de molienda durante ocho mesesde operación. (b) Acciones de recarga de bolas durante los ocho meses deoperación, observándose la reposición de altas cantidades para subir el nivelcuando se miden niveles menores a lo que se estima adecuado.

Dejar de agregar bolas de recarga durante varios turnos o días para lograr disminuir aumentos“inexplicables” del nivel de llenado de medios de molienda.

Es posible apreciar en terreno que los operadores no consideran que estas dos accionesrepercuten fuertemente sobre los parámetros operacionales del molino: potencia, presión en losdescansos, peso dado por celdas de carga, torque, y, más aún, variaciones importantes en la tasade desgaste de los medios moledores. La primera acción, aumenta bruscamente la densidadaparente de la carga interna, genera un incremento en la energía disponible, eleva el nivel deimpactos y es altamente probable que incremente la fractura de los medios de molienda durantelas primeras horas de operación después de realizada ésta. La segunda, provoca una desapariciónpaulatina de los tamaños mayores de medios de molienda y una vez que se reinicia la recarga debolas, provoca una discontinuidad en el perfil de tamaños de la carga interna.

Se define que bajo condiciones normales de operación, la tasa de desgaste de los mediosde molienda es directamente proporcional al área expuesta por la carga de bolas, esto es, seconsidera que existe sólo desgaste abrasivo. Sin embargo, en la operación “normal” del molinosemiautógeno está implícita la alta variabilidad del nivel de llenado de carga interna, por lo que asícomo hay desgaste abrasivo, también existen frecuentemente eventos de generación de pérdidamasiva de bolas, como trozos debidos a fractura y/o generación de chips. Esto implica que sedebería hacer un análisis más estricto al consumo de acero en molinos semiautógenos [12],considerando un balance como el mostrado por la Figura 2.5, donde se identifican los siguientesflujos:

la recarga diaria o por turnos, definida por la masa de bolas y los diferentes tamaños que seagregan (normalmente en molienda semiautógena se utiliza sólo un tamaño de recarga)

el flujo de descarga formado por:

acero que sale del circuito semiautógeno hacia el circuito secundario, con tamañosmenores a la abertura de la malla del harnero o trommel (formado por bolas gastadas,trozos de bola fracturada y chips)

acero en tamaños mayores a la abertura del harnero o trommel, que en algunos casos sonrecirculados al molino y en otros son eliminados como scrap, o, en muchos casos secombinan las dos situaciones.

Lo anterior indica que la tasa real de desgaste de los cuerpos moledores no es constante.

RecargaRecargaRecargaRecargaFlujoFlujoFlujoFlujoDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamaños

DescargaDescargaDescargaDescargaFlujoFlujoFlujoFlujoDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamañosFormaFormaFormaForma

Bola gastadaBola gastadaBola gastadaBola gastadaScrapScrapScrapScrapChipChipChipChip

RetornoRetornoRetornoRetornoFlujoFlujoFlujoFlujoDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamañosDistribución de tamaños

Figura 5 Balance de masa de acero en torno a un molino semiautógeno.

El tamaño óptimo de medios de molienda

En la práctica se ha mantenido la convicción que la molienda semiautógena debería operarcon el mayor tamaño de bola existente en el mercado [13]. Esto sobre la base de que a medidaque se aumenta el tamaño del medio de molienda se dispone de mayor energía de impacto,aumentando la capacidad de molienda del molino. Sin embargo, a medida que los molinossemiautógenos crecen en diámetro, las fuerzas de impacto asociados a un mismo tamaño de bolacrecen fuertemente. En la Tabla 2 se presentan mediciones de fuerza y esfuerzos de impacto demedios de molienda de acero medidos en diferentes molinos industriales por David Dunn [14].Haciendo un análisis de los datos publicados por Dunn, lógicamente se puede demostrar que lafuerza de impacto, en N, y el esfuerzo hertziano de impacto, en Mpa, son función del productoentre la masa del medio de molienda y el diámetro del molino (que es proporcional a la altura decaída de medios de molienda), como se observa en la Figura 6(a) y Figura 6(b) respectivamente.

De aquí, es posible apreciar las exigencias mecánicas a las que están sometidos tanto losmedios de molienda como los revestimientos de un molino rotatorio, y en especial los molinossemiautógenos de gran tamaño, las que superan largamente los valores estáticos de resistencia delos materiales utilizados. Por ello, es importante no perder de vista que bajo estas condiciones deexigencia límite, la vida útil de los revestimientos de un molino semiautógeno (especialmenteparrillas internas) y también de los medios de molienda que forman parte de la carga interna,dependen tanto de sus características de fabricación, como de las condiciones de operación quese definan en el proceso. Desde este punto de vista no hay factores de seguridad en los cuales sepueda confiar, pero si se analiza este tema desde el objetivo de la molienda, que es reducir detamaños partículas minerales, surgen las siguientes interrogantes:

- ¿Cuáles serán los niveles necesarios de fuerzas de impacto que se requieren al interior delmolino para reducir de tamaño el mineral?

- ¿Los eventos que generan la reducción de tamaño de los minerales al interior de un molinosemiautógeno, son mayoritariamente de impacto?

0 20 40 60 80 100 1201500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Experimental sin mineral Experimental con mineral

Extrapolados: c/m s/m

Molino 6', bolas 5 plg Molino 30', bolas 5 plg Molino 34', bolas 5 plg Molino 40', bolas 5 plg

Esfu

erzo

s de

Impa

cto,

MPa

Dm * Mb, kg*m

(a)

0 20 40 60 80 100 1200

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

Experimental sin mineral Experimental con mineral

Extrapolados: s/m c/m

Molino 6', bolas 5 plg Molino 30', bolas 5 plg Molino 34', bolas 5 plg Molino 40', bolas 5 plg

Fuer

zas

de Im

pact

o, N

Dm * Mb, kg*m

(b)

Figura 6. Gráficos de variación de esfuerzos de impacto (a) y fuerzas de impacto (b)con el tamaño del molino y tamaño de bola.

Tabla 2Fuerzas y esfuerzos de impacto medidos en molinos industriales [14].

Diámetro de molino, m 2.47 3.96 8.53

Tipo de molino Bolas, descargapor parrillas

Bolas, descargapor rebalse

Semiautógeno

Velocidad de giro, rpm 20 14.5 10.2

% de velocidad crítica 78 66 69

Caída total de bolas, m 2.03 2.28 6.39

Velocidad de impacto, m/s 6.55 6.79 11.39

Desaceleración de impacto1

♦ Con mineral♦ Sin mineral

350760

380820

6501,300

Diámetro de bolas, mm 76 76 101 127

Peso de bolas, kg 1.8 1.8 4.3 8.4

Fuerza de impacto, N♦ Con mineral♦ Sin mineral

6,23013,500

6,76014,600

27,50054,900

53,700108,000

Esfuerzos Hertzianos, Mpa♦ Con mineral♦ Sin mineral

2,2002,850

2,2702,920

2,9803,760

3,2104,050

1 Estimado en múltiplos de la aceleración de gravedad, g.

Efecto de la parrilla de descarga y el período en su vida útil

Los molinos autógenos y semiautógenos se caracterizan por el uso de una parrilla dedescarga, cuyo objetivo es retener al interior del equipo los medios de molienda, tanto colpas demineral como medios metálicos. De esta forma, el mineral alimentado al molino puede serdescargado sólo una vez que ha sido molido a un tamaño menor que las aberturas de la parrilla.Desde un punto de vista práctico, se considera que la parrilla de descarga actúa como unclasificador del material que puede salir del molino, existiendo actualmente molinos que operan conparrillas de ½ a 3 plg de abertura y con diferentes configuraciones.

De acuerdo con la definición de operación óptima de un molino semiautógeno, el diseño dela parrilla debe asegurar una densidad adecuada de la carga interna, de modo que hayacorrespondencia entre el consumo de energía y la acción de molienda, y sin que la pulpa se torneexcesivamente viscosa. Para ello normalmente los agujeros de parrilla se ubican en el anillo másexterno de la tapa de descarga, de modo que la pulpa y los pebbles salgan por la parte más bajade la carga.

El diseño de la parrilla de descarga es definido inicialmente por el fabricante del molino, deacuerdo a la capacidad de procesamiento del molino considerado en el diseño. Posteriormente, enla planta se realizan modificaciones, inicialmente orientadas a reforzar zonas que sufren fracturay/o aumentos de volumen en lugares que presentan mayor desgaste. Durante los primeros días deoperación, las parrillas recién instaladas generan una reducción del flujo que pasa a través deellas, y por lo tanto afectan la capacidad del equipo debido a su mayor espesor y a la aparición depeening en el borde, que reduce el área efectiva de agujeros, según se observa en la Figura 7[15].Posteriormente, se observa que la abertura efectiva comienza a aumentar, debido al desgaste

abrasivo que provoca la pulpa que la atraviesa. La Figura 8 muestra una curva típica de variaciónde parrillas de descarga [15].

Las modificaciones a las parrillas de descarga incluyen aumentos o disminuciones de laabertura de los slots, manteniendo o aumentando el área libre que exponen sobre la carga interna.La tendencia inicial en una planta es aumentar la abertura de los slots para aumentar la capacidadde evacuación y así aumentar la tasa de procesamiento de mineral. Sin embargo, esta tendenciano puede mantenerse siempre, ya que por ejemplo, si se disminuye la granulometría dealimentación (cerrando el setting del chancador primario o agregando prechancado), lo aconsejableserá disminuir la abertura de los slots.

Así mismo, se debe considerar que las modificaciones de las características de la parrillatambién influyen sobre otros parámetros del proceso, como son: la relación agua/mineral en lacarga interna y la tasa de desgaste y tamaño de recarga de medios de molienda.

Figura 7 Ejemplo de evolución en el tiempo de la abertura de la parrilla de descarga de unmolino semiautógeno.

0 1000 2000 3000 4000 5000 60002.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

Aber

tura

Slo

t, pu

lgad

as

Tiempo de Operación, horas

Figura 8 Curva de evolución del tamaño de las aberturas de parrillas de descarga de unmolino semiautógeno.

EL MOVIMIENTO DE LA CARGA

Quiebres de revestimientos: levantadores y parrillas: una molienda indeseable

Normalmente se considera que la principal función del revestimiento interior de un molino es laprotección contra el desgaste. Sin embargo, el revestimiento constituye además el medio detransferencia de energía a la carga del molino, derivando esto en patrones específicos de movimientode la carga interna [5]. La Figura 9 muestra esquemáticamente como se caracteriza el movimiento dela carga interna de un molino. Así, la magnitud de la energía disponible y su distribución sobre la cargainterna en movimiento determinan la capacidad de molienda. El diseño del perfil del levantadormodifica drásticamente las trayectorias seguidas por los componentes de la carga, influyendo sobre elconsumo de potencia y la capacidad de molienda [5].

Como se ha indicado anteriormente, la fractura de revestimientos del molino son causadas porel impacto directo de medios de molienda metálicos que son lanzados al interior del molino. Estasituación, unida a la poco certera inferencia del nivel de llenado del molino a través de la presión en losdescansos, provoca una alta inseguridad en el operador (y a sistemas de control automático) frente ala decisión acertada de acciones de optimización del proceso, como es el aumentar la velocidad deoperación del molino. El diseño de los revestimientos (número y ángulo de ataque) se presenta comouna alternativa de reducir la fractura de éstos y aumentar la disponibilidad del molino. En la Figura 10se observa que al reducir el ángulo del levantador se obtienen modificaciones más drásticas en latrayectoria de la carga interna en catarata que al modificar la velocidad del molino.

Por otro lado, se ha observado que el cegamiento de las parrillas es principalmente porpeening, al producirse un desplazamiento de material que forma parte del nervio entre lasaberturas de la parrilla hacia estas últimas. Se manejan dos fenómenos que pueden ser causa deesta situación:

Figura 9 Características del movimiento de carga en molinos rotatorios.

cataratacascada

Pie de lacarga

-15 -10 -5 0 5 10 15-15

-10

-5

0

5

10

15

Diámetro del molino 300 [mm]diámetro de bola 10 [mm]altura levantador 10 [mm]ángulo de ataque 90º

85% v.c.

75% v.c.

65% v.c.

Trayectoria de caída y e f e c to d e la v e lo c id a d

Y [c

m]

X [cm]-15 -10 -5 0 5 10 15

-15

-10

-5

0

5

10

15

-15 -10 -5 0 5 10 15-15

-10

-5

0

5

10

15

-15 -10 -5 0 5 10 15-15

-10

-5

0

5

10

15

Y [c

m]

X [cm]

Diámetro del molino 300 [mm]diámetro de bola 10 [mm]altura levantador 10 [mm]velocidad de giro 75% vel. crit.

45º60º

90º

Trayectorias de caídae n f u n c ió n de l á n g u lo d e a ta q ue

-15 -10 -5 0 5 10 15-15

-10

-5

0

5

10

15

-15 -10 -5 0 5 10 15-15

-10

-5

0

5

10

15

Figura 10 Variaciones en el movimiento de la carga interna del molino en función de lavelocidad de operación y del diseño del revestimiento.

Deformación del material por golpe directo de medios de molienda en caída libre, lo queaparece como menos probable debido al diseño de la cámara de molienda y las posiblestrayectorias que seguirían los medios de molienda.

Deformación del material por los esfuerzos ejercidos por la masa de carga interna enmovimiento golpeando leve pero sostenidamente la parrilla, especialmente cuando seincrementa la densidad aparente de la carga interna.

Sin embargo, el quiebre de parrillas es consecuencia de condiciones de operación noadecuadas:

altos niveles de llenado de bolas,

bajos niveles de carga total,

alta dilución en el flujo de alimentación,

variabilidad en el flujo de alimentación del molino,

altas velocidades de operación del molino (para condiciones de llenado volumétrico bajos).

Las dos primeras se traducen en una densidad aparente de la carga interna mayor a loconsiderado normal para estos equipos (3.3 t/m3 en promedio, con 2.8 t/m3 la densidad delmineral),

En la Figura 11 se observa el efecto del impacto directo al que son sometidos losrevestimientos del molino semiautógeno, debido a la operación con bajos niveles de carga total,altos niveles de llenado de medios de molienda y altas velocidades de rotación del molino para lascondiciones de llenado y diseño de los levantadores.

Normalmente, el personal de mantención observa las características de la pérdida de altura delevantadores y placas para efectos de programar los cambios de revestimientos del molino. Sinembargo, como se desprende de la Figura 10, es muy importante para las decisiones de operacióncontrolar el perfil de desgaste del revestimiento, que es el que define la trayectoria de la carga internay desde esta perspectiva, la eficiencia del proceso de reducción de tamaños. La condición máseficiente de operación es aquella que logra que la masa que es lanzada en catarata logre impactar en

el pie de carga y aprovechar su energía en provocar una mayor tasa de molienda, y no sobre elrevestimiento, lo que implica una pérdida de la energía de impacto en dañar el revestimiento (y lacarga de medios de molienda al provocar su fractura). De aquí se debe entender que el diseño delrevestimiento se va modificando desde el momento que se instala hasta el momento en que esretirado después de cumplir su vida útil.

Figura 11 Daños característicos sobre los revestimientos del manto del molino porefecto de impacto directo de los medios de molienda.

También resulta importante llevar un control del sentido de giro del molino durante la vidaútil del juego de revestimientos, lo que permite hacer una interpretación correcta de lascaracterísticas de desgaste del revestimiento del cilindro y pronosticar a futuro las fechas derecambio (y con ello la vida útil de estos componentes). Estas circunstancias también provocanalteraciones en las características del movimiento de la carga interna, por lo tanto en lasdefiniciones de set point de las variables operacionales. Toda esta información posteriormentedebe ser utilizada en la evaluación de piezas por modificación del diseño o cambio de composicióny/o tratamientos térmicos por parte de los proveedores de los revestimientos.

Cambios en el diseño de revestimientos

Una manera apropiada de reducir el riesgo de quiebre de los revestimientos esmodificando el perfil de las barras elevadoras de los molinos. Un número creciente de plantas haoptado por incorporar en sus molinos diseños con un menor ángulo de ataque, lo que ha idoacompañado de un número menor de levantadores. La Figura 10b muestra claramente el efecto dereducir el ángulo de ataque sobre la zona en que la carga es proyectada. Los valores utilizados enlas plantas se encuentran entre 55º y 70º en su mayoría.

En todos los casos se ha logrado tanto reducciones en la fractura de revestimientos comomejoras en el tonelaje de procesamiento asociadas al movimiento optimizado de carga. Interesantees destacar el rol que ha tenido en este cambio el uso de Millsoft, el simulador del movimiento decarga mediante el método de elementos discretos desarrollado por R. Rajamani y colaboradores.El uso de este simulador ha sido el gatillo del cambio, aunque es absolutamente prescindible.Cualquier programa de cálculo de trayectoria en caída libre ya disponible en el mercado desdefines de los ochentas conduce a la misma decisión. El Teniente inició la reducción de sus ángulosde ataque en 1996, pero fue la publicidad de los cambios en la Alumbrera lo que inició estarevolución.

El segundo comentario sobre este tema es que este cambio de perfil no hace sinoconfirmar lo que ya se sabe hace años en la molienda convencional: el diseño ondulado derevestimientos es el que genera los mejores perfiles de movimiento de carga. Aunque loslevantadores ondulados presentan caras curvas, sus ángulos de ataque se encuentran en el rangode 50º a 60º.

La velocidad de operación, su fijación y control

Como se discute antes en este artículo, la tendencia general en el diseño de molinossemiautógenos en los últimos años es considerar accionamientos de velocidad variable, con unalto costo de inversión asociado. Esta situación permite esperar que la velocidad sea consideradauna variable de operación manipulable para lograr la optimización del proceso, esperandomaximizar las capacidades de procesamiento. Sin embargo, al no tener certeza sobre el nivel dellenado del molino, el operador limita la velocidad de operación del molino buscando proteger losrevestimientos del impacto directo de los medios de molienda. Por ello, es común ver que a pesarde contar con velocidad variable, los molinos son operados a velocidad constante, utilizándosevariaciones de velocidad sólo para salvar situaciones de emergencia operacional como sondisminuciones o aumentos drásticos del nivel de llenado volumétrico.

Para evitar daños a los revestimientos se ha hecho práctica común el uso de sistemas desensado del ruido como medio de prevención.

8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 9.8 10.0 10.20

10

20

30

40

50

60

20 22 24 26 28 30 32 340

10

20

30

40

50

60

Rui

do

Velocidad

Ruido

Rui

do

% Llenado

Ruido

Figura 12 Correlación entre ruido, velocidad y llenado. Se observa el rolpreponderante del llenado en el nivel de ruido, mientras que la velocidad presenta una respuestamás difusa. Datos de 12 horas de operación no filtrados.

El sensor más corriente es la tradicional oreja eléctrica. Este es un sistema que provee unaseñal proporcional a la intensidad acústica del ruido capturado por un sensor, generalmente unabocina. La ubicación de los micrófonos así como la banda de frecuencia usada para generar laseñal varían de una planta a otra. Su gran ventaja es la simpleza y bajo costo. Sin embargo, sudesempeño muestra una ambigüedad al momento de identificar las causales de aumento del ruido.Cuando se desarrolló este sistema para molinos convencionales como un medio de sensar elllenado y controlar la alimentación, la velocidad y el llenado volumétrico de estos molinos eraconstante en el corto plazo, de modo que la única causal de aumento de ruido era la falta demineral. En el caso del molino semiautógeno, la velocidad, el llenado volumétrico y la composiciónde la carga son variables y cada una de ellas es causal de cambios en el ruido. La Figura 12muestra un ejemplo de dependencia de datos de intensidad de ruido con la velocidad y el llenado,en un molino cuyo control establece reducir la velocidad cada vez que el ruido excede un valorlímite. Se observa que la señal de la oreja varía consistentemente con el nivel de llenado, mientrasque la velocidad no muestra un patrón claro.

Para mejorar esta situación se ha desarrollado una nueva tecnología basada endescomponer la señal de audio en componentes espectrales y morfológicas específicas, de modode discriminar claramente las situaciones de daño potencial al revestimiento y malgasto de energíade otras condiciones también ruidosas pero que requieren de un tratamiento de control diferente.

La Figura 13 muestra claramente que el ruido puede adquirir valores altos tanto por mayorvelocidad como por menor llenado, aunque este último es el factor preponderante. Se observaclaramente en la zona central que hay dos alzas importantes del ruido debido a mínimos de cargadel molino, a pesar de que la velocidad se encuentra entre 6 y 8 rpm. El análisis morfológico delsonido muestra que estos niveles de ruido no están asociados a impactos en el molino. En cambio,al elevarse la velocidad bajo condiciones de llenado insuficiente, el sistema detecta de inmediato lapresencia de impactos potencialmente peligrosos, mientras que el ruido crece, pero por debajo delo mostrado bajo condiciones de llenado mínimo.

Con estas nuevas herramientas, los operadores podrán explotar al máximo y en formaconfiable la variabilidad de la velocidad, de modo de obtener permanentemente el mejormovimiento de carga para cada condición operacional.

EL DISEÑO DEL MOLINO

Tal como se ha planteado previamente, hay una tendencia clara hacia la reducción de losángulos de ataque de los revestimientos, y hacia la eliminación del material grueso de laalimentación mediante el uso de preclasificación y/o prechancado. Ambas medidas operacionalestienen en común el llevar el molino semiautógeno hacia una condición cada vez más similar almolino de bolas. Cabe preguntarse entonces: ¿estamos frente al inicio de la decadencia delconcepto mismo de molienda semiautógena?

Los molinos autógenos nacieron junto con la idea de usar el propio mineral como medio demolienda para reducir el costo asociado a los medios de molienda. Dado que el mineral de silicatotiene una densidad que es casi un tercio de la del acero, se aumentó el diámetro de estos molinospara compensar la falta de masa, y se buscó que los cuerpos moledores cayeran en caída libresobre la carga para maximizar la energía de impacto. Los diámetros de esos molinos iniciales erande 20 a 24 pies.

La generación de pebbles y la búsqueda de aumentos de capacidad pronto mostró que eluso de bolas de acero de gran tamaño permitía reducir la presencia de dicho tamaño intermedio yaumentar la capacidad del molino. Paralelamente, la búsqueda de economías de escala hizocrecer paulatinamente los diámetros desde los 20 pies iniciales a 28, 32, 34, 36, 38 y 40 pies. Sinembargo, los conceptos sobre el funcionamiento de estos molinos se mantuvieron invariables, apesar del enorme crecimiento de las energías de impacto al interior de los mismos, que causangrandes quebrazones de medios de molienda y frecuentes quiebres de revestimientos y parrillas.

Figura 13 Comparación entre la medición de ruido y el análisis de impactos. Se observaclaramente en la zona central cómo altos niveles relativos de ruido por falta de cargano necesariamente implican riesgo de daño al revestimiento, el cual no reportaimpactos.

El estudio del movimiento de carga ha hecho retroceder el mito de que el molinosemiautógeno muele por impacto. Más aún, se ha mostrado que se puede obtener el mejorrendimiento de un circuito si es que el molino se opera en condiciones de alimentación ymovimiento de carga similares a un molino convencional.

¿Qué sentido tiene entonces el diseño actual de diámetro doble del largo, con resistenciaestructural y potencia de motor ajustados para contener niveles limitados de bolas? Si se sabe queel máximo de potencia por unidad de carga de un tambor rotatorio horizontal se alcanza con untreinta por ciento de llenado, y que de allí hasta el 40% de llenado el aumento de capacidad selogra reduciendo la eficiencia energética del conjunto, ¿cómo deben diseñarse los molinos delfuturo para hacerse cargo de estos hallazgos?

COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

La molienda semiautógena se encuentra en el apogeo de su desarrollo, con molinos cadavez mayores y de mayor potencia. el conocimiento operacional está aumentandoconsiderablemente gracias al paulatino abandono de conceptos provenientes de la moliendaconvencional para dar paso a un nuevo conocimiento sustentado en la comprensión de lasvariaciones de la composición y movimiento de la carga. Sin embargo, este mismo conocimientoindica que probablemente las condiciones óptimas de funcionamiento de los molinossemiautógenos se encuentran fuera del rango de molienda semiautógena propiamente tal. En elfuturo próximo se hará necesario revisar los conceptos de diseño de estos molinos y del circuito delcual forman parte.

REFERENCIAS

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