Molinos De Barras

6. MOLINOS DE BARRAS

6.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Los molinos de barras son cilindros horizontales que rotan sobre su eje horizontal, como lo muestra la Figura 6.1. El mineral y generalmente el agua, son alimentados por una de las tapas y descarga por la otra. La descarga puede realizarse por varios métodos, sin embargo el más simple es la descarga por rebalse, donde la abertura de descarga es mayor que la abertura de alimentación. Esta diferencia genera un gradiente hidráulico que lleva la pulpa hacia la descarga.

Figura 6.1. Corte esquemático de un molino de barras con alimentador de caracol.

Las aplicaciones de molienda de barras en seco (de las cuales no han existido aplicaciones en Chile), descargan en forma periférica, ya sea en el centro del cuerpo del cilindro, Figura 6.2.a, o bien en la periferia de la zona de descarga, Figura 6.2.b. En el primero de los casos, el molino es alimentado por ambos lados.

Los medios de molienda usados son barras de acero, las cuales son largas y pesados y no son arrastradas por el flujo de pulpa. Estos molinos generalmente, en la descarga tienen adosados un trommel para evitar que trozos de barras gastadas produzcan daño aguas abajo. El trommel normalmente tiene un espiral interno que ayuda a expulsar los trozos de acero.

a

b

Figura 6.2. Molino de barras en seco con descarga periférica: a) central y b) en la zona final del molino.

Los molinos de barras tienen una limitación de tamaño inherente debido a la necesidad de mantener paralelos los medios de molienda.

Este tipo de molinos permite una efectiva clasificación interna. Las partículas mayores a cierto tamaño serán totalmente eliminadas. Si esto no ocurre, el molino tiende rápidamente a sobrecargarse y las barras a trabarse.

En general, los molinos de barras son equipos que se utilizan para la molienda primaria, operando en circuito abierto, y su producto de molienda constituye la alimentación a un sistema de molienda – clasificación secundaria, donde el proceso de reducción de tamaño se realiza utilizando bolas como medios de molienda, para generar finalmente un producto de una fineza adecuada para el siguiente proceso de concentración. Hoy en día es posible encontrar operando molinos de barras que han sido instalados hasta el año 1982 (Concentradora A-1 de División Chuquicamata de CODELCO-Chile, donde se instalaron tres molinos de barras de 13,5x18 pies con motores de 1.750 HP de potencia). En la actualidad, los avances logrados en el diseño de chancadores secundarios y terciarios y su distribución como circuitos, y los mayores diámetros de molinos de bolas, han desplazado la alternativa de utilización de molinos de barras en diseños de plantas nuevas.

La justificación de los molinos de barras en el procesamiento de minerales era la preparación de la alimentación a los molinos de bolas, cuando el tamaño de estos molinos era menor. De acuerdo a los conceptos de diseño empleados para los circuitos de molienda formados por molinos de barras (como molino primario) y molinos de bolas (como molinos secundarios), el producto del molino de barras debería estar en el rango de 1 a 2 mm, lo cual representaba una alimentación ideal para molinos de bolas de diámetros menores. Esta consideración explica por sí misma el desplazamiento que sufrieron los molinos de barras de la aplicación industrial.

La granulometría de alimentación óptima para este tipo de molinos es aquella en que el tamaño máximo no cause “separación” de las barras en la carga, lo cual causa desgaste excesivo de las barras y características cónicas de las barras en los extremos, lo cual resulta en la fractura de barras, pérdida de la capacidad de molienda en la zona de alimentación o bloqueo de la boca (trunnion) de alimentación, restringiendo el flujo de alimentación al molino.

6.2. ACCIONAMIENTOS

Los molinos de barras son accionados por un conjunto de piñón – corona. Los conjuntos más utilizados son:

• un motor sincrónico de baja velocidad (150 a 250 rpm) conectado al eje piñón del molino

• un motor sincrónico o un motor de inducción conectado a un reductor de velocidad y este al eje piñón.

Para molinos de más de 500 HP el motor más usado es el sincrónico. En la partida de un molino con motor sincrónico, se produce un consumo de corriente del orden del 600% mayor al nominal de operación. Cuando el sistema de distribución eléctrica no permite adsorber esta fuerte variación, se incluye un embrague neumático entre el motor y el molino. De esta forma el motor se opera hasta lograr la velocidad de sincronismo y posteriormente se conecta al molino.

6.3. REVESTIMIENTOS

El revestimiento del cilindro debe tener ondas o levantadores, que permitan elevar la carga de barras y dejarla caer de una altura adecuada. Cuando este efecto de levante se pierde, por desgaste, la tasa de desgaste del revestimiento crece rápidamente y la capacidad de molienda de la carga de barras cae abruptamente.

La Figura 6.3 muestra los perfiles de revestimientos más utilizados.

a

b

c

d

e

f

Figura 6.3. Sección transversal típica de levantadores de molinos de barras.

Lógicamente, la elección de un diseño particular de levantador depende de muchos factores, entre los cuales se encuentran:

• velocidad del molino

• diámetro del molino

• tamaño de barras usadas

• abrasividad del mineral

• granulometría de alimentación.

El diseño onda simple, Figura 6.3.a es el más utilizado para operaciones industriales en molinos de tamaños mayores. El número de levantadores por círculo es normalmente igual a 6,6D (con D en metros). Estos levantadores tienen alrededor de 65 mm (2,5 plg) a 90 mm (3,5 plg) de altura de onda y de 65 mm (2,5 plg) a 75 mm (3 plg) de espesor en el valle.

6.4. BARRAS DE MOLIENDA

Uno de los aspectos más importantes en la operación de un molino de barras, es el estudio de aquellas condiciones de operación y/o de diseño, que eviten que las barras se entraben. Para ello, se recomienda utilizar barras de una longitud en el rango de 1,4 a 1,6 veces el diámetro interno del molino. Cuando la longitud de éstas es menor que 1,25D, el riesgo de entrabamiento comienza a adquirir un carácter muy importante.

Una longitud de 6,8 m (20 pies) es prácticamente el tamaño límite de las barras que se usan como medios de molienda, ya que longitudes mayores no permitirían un movimiento adecuado del molino respecto del eje horizontal y dichas barras se fracturarían destruyendo la zona de descarga del equipo. No obstante, se debe dejar en claro que la longitud de las barras es una función de la calidad de éstas y de los límites de producción impuestos por los fabricantes.

De esta forma los molinos de barras de mayor tamaño son de 15 x 21½ pies, usando barras de 20 pies, con motores de 2.200 a 2.300 HP.

En la Tabla 6.1 se presenta la longitud de barra a usar en función del diámetro del molino.

Tabla 6.1. Relación de largo de barra con el diámetro del molino.

Diámetro efectivo del molino Longitud de las barras

L=1,25D L=1,4D

Metros Pies Metros Pies Metros Pies

3,81 12,5 4,76 15,6 5,33 17,5

3,96 13,0 4,95 16,2 5,54 18,2

4,11 13,5 5,14 16,9 5,75 18,9

4,27 14,0 5,34 17,5 5,98 19,6

4,42 14,5 5,53 18,1 6,19 20,3

4,57 15,0 5,71 18,8 6,40 21,0

4,72 15,5 5,90 19,4 6,61 21,7

4,88 16,0 6,10 20,0 6,83 22,4

5,03 16,5 6,29 20,6 7,04 23,1

La longitud del molino medido en su interior (considerando revestimientos) debe ser 0,1 a 0,15 m mayor que las barras (4 a 6 plg). Por eso las barras deben ajustarse en longitud a la cámara de molienda sin trabarse en su interior. En los revestimientos de las tapas se debe utilizar una inclinación o escalón para prevenir que los extremos de las barras estén sin apoyar por empuje de la carga que se rompan por el impacto o golpe de otras barras.

Figura 6.4. Carga interna de un molino de barras y retiro de barras que salen del molino por desplazamiento de la carga.

Las barras deben ser lo suficientemente duras como para permanecer rectas durante su vida útil, pero no tanto como para ser quebradizas y romperse en trozos gruesos. Por el contrario, cuando las barras son blandas están sujetas a doblarse en el molino, causando roturas prematuras y entrecruzamiento de las mismas, que pueden causar dificultades en su remoción y costosos tiempos de detención de los equipos. La composición química del acero recomendada es:

• Carbono: 0,85 a 1,03%

• Manganeso: 0,6 a 0,9%

• Silicio: 0,15 a 0,3%

• Azufre: 0,05% máximo

• Fósforo: 0,04% máximo.

Cuando se utilizan barras de 4 plg (100 mm) de diámetro, la calidad de la barra debe ser máxima.

El extremo de alimentación de las barras se desgasta siguiendo un perfil de cono alargado y aplastado (tipo punta de lanza), mientras que el extremo correspondiente a la descarga se desgasta más o menos en forma de cono. Aproximadamente la mitad a los dos tercios de la longitud de las barras

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