UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES “ZARAGOZA”

INGENIERÍA QUÍMICA

MÓDULO: MANEJO DE MATERIALES

SEPARACIÓN MECÁNICA Y MEZCLADO

3502

PROF. RAFAEL COELLO GARCÍA

MOLINO DE BOLAS

ALUMNA:

DEL AGUILA AGUILAR GABRIELA MICHELLE

NÚM. DE CUENTA:

31024065-5

2014-01

19-SEPT-2014

MOLINO DE BOLAS

I. REDUCCIÓN DE TAMAÑO

El término de reducción de tamaño se aplica a todas las formas en las que las partículas de sólidos se pueden cortar o romper en piezas más pequeñas. Durante los procesos industriales, la reducción de tamaño de sólidos se lleva a cabo por diferentes métodos y con distintos fines.

Los sólidos puede romperse de diversas maneras, pero por lo común sólo se utilizan cuatro en los equipos de reducción de tamaño: 1) compresión, 2) impacto, 3) frotación o rozamiento, y 4) corte. En algunas ocasiones, la reducción de tamaño resulta a partir de la frotación de una partícula con una o más de otras partículas o a partir del esfuerzo cortante intenso en el fluido del soporte. En general, la compresión se utiliza para la reducción gruesa de sólidos duros, dando lugar a relativamente pocos finos; el impacto genera productos gruesos, medios o finos; la frotación produce productos muy finos a partir de materiales blandos no abrasivos. El corte da lugar a un tamaño definido de partícula y en algunas ocasiones también de forma definida, con muy pocos o nada de finos.

II. CARACTERÍSTCAS DE PRODUCTOS DESINTEGRADOS.

El objetivo de la trituración y la molienda es producir pequeñas partículas a partir de otras más grandes. Las partículas más pequeñas son deseadas por su gran superficie o bien por su forma, tamaño y número. Una medida de la eficiencia de la operación se basa en la energía requerida para crear una nueva superficie, ya que el área de superficie de una unidad de masa de partículas aumenta en forma considerable a medida que se reduce el tamaño de la partícula.

Contrariamente a un triturador o un molino ideal, una unidad real no da lugar a un producto uniforme, independientemente de que la alimentación sea o no de un tamaño uniforme. El producto siempre consta de una mezcla de partículas, en un intervalo de tamaño variable desde un tamaño máximo definido hasta un mínimo submicroscopico. Si la alimentación es homogénea, tanto por lo que se refiere a la forma de las partículas como a sus estructuras físicas y químicas, entonces las formas de las unidades individuales en el producto pueden ser casi uniformes.

La relación entre los diámetros de las partículas más grandes y más pequeñas en un producto triturado es del orden de 104.

III. REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA Y POTENCIA EN LA DESINTEGRACIÓN.

El costo de energía es más alto en la trituración y molienda, así que son importantes los factores que controlan este costo. Durante la reducción de tamaño, las partículas del material de alimentación de sólidos primero son distorsionadas y tensionadas. El trabajo necesario para tensionarlas se almacena temporalmente en el sólido como energía mecánica de tensión. A medida que se aplica fuerza adicional a las partículas tensionadas, éstas se distorsionan más allá de su resistencia final y repentinamente se rompen en fragmentos. La superficie nueva se genera. Puesto que una unidad e área de sólido tiene una cantidad definida de energía superficial, la creación de la superficie nueva requiere trabajo que es suministrado por la energía que se libera de la tensión cuando las partículas se rompen. De acuerdo con el principio de conservación de la energía, todas las energías de tensión en exceso de la energía de superficie nueva creada deben aparecer como calor.

IV. LEYES DE TRITURACIÓN E ÍNDICES DE TRABAJO.

Las leyes de trituración propuestas hace varios años por Rittinger y Kinck han probado su aplicación sólo sobre un intervalo muy limitado de condiciones. Una manera más realista de estimar la energía requerida para trituración y molienda fue la propuesta por Bond. Bond postuló que el trabajo requerido para formar partículas DP a partir de alimentaciones muy grandes es proporcional a la raíz cuadrada de la relación de la superficie del volumen del producto SP/VP = 6/ DPΦS, a partir de la cual conduce a: (P/m)= (Kb/√Dp¿.

Donde KB es una constante que depende del tipo de máquina y material a triturar. Para utilizar la ecuación, un índice de trabajo WI se define como el requerimiento total de energía en kilowatt- horas por tonelada de alimentación necesaria para reducir una alimentación muy grande a un tamaño tal que 80% del producto pase por un tamiz de 100 ϻm. Esta definición lleva a una relación entre Kb y Si. Si Dp está en mm, P en kilowatts y m en toneladas por hora, KB= √(100 x 10−3) wi= 0.3162 wi.

Si el 80% de la alimentación pasa una malla de tamaño DPA mm y el 80% del trabajo una malla

de DPB mm, se tiene que: (P/m)= o.3162 wi (1

√DPB -

1

√DPA ).

El índice de trabajo incluye la fricción en el triturador y la energía dada por la ecuación en la energía total.

V. EQUIPO PARA LA REDUCCIÓN DE TAMAÑO.

El equipo para reducción de tamaño se divide en trituradores, molinos, molinos de ultra finos y máquinas de corte. Los trituradores realizan el trabajo pesado de romper las piezas grandes de materiales sólidos en los pequeños pedazos. Un triturador, en principio, opera con un material extraído de una mina, aceptando todo lo procedente de la mina y rompiéndolo en pedazos de 150 a 250 mm. Un triturador secundario reduce estas partículas quizá de tamaño de 6 mm. Los molinos reducen el producto triturado hasta formar un polvo. El producto procedente de un molino intermedio puede pasar a través de un tamiz de 40 mallas; la mayor parte del producto que sale de un molino fino pasará a través de un tamiz de 200 mallas. Un molino ultra fino acepta como alimentación partículas no mayores de 6 mm. Las cortadoras producen partículas de tamaño y forma definida de 2 10 mm de longitud.

Estas máquinas realizan su trabajo en formas muy diferentes. La compresión es la acción característica de los trituradores. Los molinos emplean el impacto y frotación, algunas veces combinados con compresión; los molinos ultra finos operan en principio por agotamiento. Una acción de cortado es por supuesto una característica de cortadores, troceadores y rajadores.

MOLINOS

El término molino se utiliza para describir una gran variedad de máquinas de reducción de tamaño para servicio intermedio. El producto procedente de un triturador con frecuencia se introduce como alimentación a un molino, en el que se reduce a polvo.

MOLINO DE BOLAS DISEÑO

En un molino de bolas o en un molino de guijarros, la mayor parte de la reducción se realiza por un impacto de la caída de las bolas o guijarros. Cuando este gira sobre su propio eje, provoca que las bolas caigan en cascada desde la altura máxima del molino. Esta acción causa un golpeteo sobre el material a moler; además de un buen mezclado del material. De esta manera la molienda es uniforme. En un molino de bolas grandes la carcasa puede tener 10 m de diámetro y 4.5 metros de longitud. Las bolas son de 25 a 125 mm de diámetro; los guijarros en un molino de guijarros son de 50 a 175 mm.

Los molinos de piedras, de varillas, de tubo y de compartimientos tienen una capa cónica o cilíndrica que gira sobre un eje horizontal, y se cargan con un medio de molienda, por ejemplo, bolas de acero, pedernal, bolas de porcelana, o bien, con varillas de acera. El molino de bolas difiere del de tubo, en que es de longitud más corta, y por regla general, dicha longitud no es muy distinta a su diámetro. La alimentación de los molinos de bola puede ser de 2.5 a 4 cm para materiales muy frágiles, aunque por lo general el tamaño máximo es de 1.3 cm. La mayor parte de los molinos de bolas operan con una relación de reducción de 20 a 200: 1. El tamaño usual de las bolas más grandes es de 13 cm de diámetro.

El molino de tubo es largo en comparación con su diámetro, utiliza bolas de mayor tamaño y da un producto más fino. El molino de compartimientos que es una combinación de los dos tipos anteriores consiste en un cilindro dividido en una o más secciones por medio de divisiones perforadas; la molienda preliminar se realiza en uno de los extremos y la del acabado, en el extremo de descarga.

El molino de bolas es fácil de operar y tiene aplicaciones muy variadas. Se tiene una capa de acero cilíndrica, sólo de este material o recubierta con piedras, que contiene una carga de bolas de acero que giran horizontalmente en torno a su eje, y la reducción del tamaño o pulverización se realiza por medio del volteo de las bolas sobre la materia que queda entre ellas. Los molinos, operan en húmedo o seco, ya sea por lotes, en circuito abierto, o en circuito cerrado con clasificadores de tamaño.

El tipo común de molino por lotes consta de una cubierta cilíndrica de acero con cabezas de acero brindadas. Se tienen aberturas por las que se carga y descarga el medio de trituración y el material del proceso. La longitud del molino es igual al diámetro o menor que éste. La abertura de descarga se localiza generalmente en el lado opuesto de la abertura de carga, y cuando se trata de moliendas en húmedo cuenta casi siempre con una válvula. Por lo común, se proporcionan uno o más orificios para liberar cualquier presión desarrollada dentro del molino, introducir un gas inerte, abastecer la presión necesaria para auxiliar la descarga del molino. Durante la molienda el seco, el material se descarga hacia una campana por medio de una rejilla, que está por arriba de la abertura de paso mientras gira el molino. La maquinaria cuenta con chaquetas para calentamiento y enfriamiento.

El material se alimenta y descarga a través de muñones huecos en extremos opuestos de los molinos continuos. Los molinos de bola tienen usualmente recubrimientos que re reemplazan cuando se desgastan. Las bolas para molienda pueden ser de acero forjado, acero fundido o hierro colado.

VARIABLES OPERACIONALES DE UN MOLINO DE BOLAS

Para que la molienda sea racional y económica hay que considerar 3 factores fundamentales que influyen en los resultados y son:

a) La carga del mineral: Cuanto más rápido sea la alimentación al molino más rápido será la descarga que llega al otro extremo y el producto final será más grueso, permanecerá menos tiempo sometido a molienda. La alimentación de carga del mineral debe ser constante y uniforme, la cantidad se regula en faja de alimentación. De tamaño de mineral apropiado, depende de la trituración 5% malla + 3/4.Normalmente los molinos trabajan con 70% a 78% de sólidos, dependiendo del peso específico del mineral, la cantidad de mineral que se puede cargar en un molino de bolas oscila de 0.45 toneladas por m3 de capacidad.

b) Alimentación de agua: Al operar el molino por vía húmeda, el mineral finalmente molido es extraído con agua de los intersticios entre las bolas y por lo tanto no perjudica la molienda de las partículas de mineral gruesas, por ende en la operación se agrega un 50% a 60% de agua en peso, para asegurar una descarga rápida del mineral. El exceso de agua dentro del molino lavara las bolas y cuando se hace funcionar el molino pues el mineral no está pegado en las bolas, haciendo una pulpa demasiado fluida que saca la carga de mineral demasiado rápida, no dando tiempo a moler y disminuyendo el tiempo de molienda, dando como resultado una molienda excesivamente gruesa. Consumo exagerado de bolas y desgaste de chaquetas, todas estas condiciones unidas representan un aumento del costo de producción y una baja eficiencia de la molienda.

En el circuito las cargas circulares elevadas tienden a aumentar la producción y disminuir la cantidad de mineral fino no deseado.

c) Medios de molienda: Carga de bolas

La cantidad de bolas que se coloca dentro de un molino depende en gran parte de la cantidad de energía disponible para mover el molino.

Generalmente nunca llega al 50% de volumen, aunque una carga de bolas igual a 50% del volumen del molino da la capacidad máxima, el volumen total de las bolas no debe ser menor que el 20% del volumen interior (las cargas normales varían de 40 a 50%)

Donde quiera que se desee una producción mínima de finos debe usar una carga de bolas cuyo diámetro está relacionado al tamaño del mineral que se alimenta, el aumento de la carga de bolas, hace elevar el gasto de energía hasta alcanzar un valor máximo, por encima del cual la energía necesaria disminuye al aumentar la carga, por acercarse al centro de gravedad de esta al eje de rotación.

La carga se puede aumentar elevando el peso de bolas cargado al molino aumentando la densidad de sólidos de la pulpa a moler, o trabajando a nivel de líquidos más alto.

Este nivel de pulpa, que es función de la cantidad de molienda, constituye un factor muy importante en el funcionamiento del molino de bolas.

Normalmente la carga de bolas se debe determinar mediante ensayos metalúrgicos por estudios detenidos. La potencia necesaria es máxima cuando el contenido en sólidos de alimentación es del orden del 75%.

El consumo de bolas esta dado en función al tonelaje tratado, a la dureza del mineral, al tamaño de la carga de mineral

Cuanto más pequeñas sean las bolas mayor será la finura del producto final, la calidad de las bolas se fabrican de acero moldeado, fundido, laminado o forjado, normalmente se emplea acero al manganeso a al cromo.

En resumen la elección de las dimensiones de un molino es función de muchos factores entre los cuales: la dureza del mineral, el tamaño promedio de la alimentación, como también el grado de finura a obtenerse, humedad de la pulpa, la cual forma de las superficies de los de los forros ya

sean onduladas o lisas y se emplean para molienda gruesas y finas respectivamente, la velocidad el molino afecta a la capacidad y también al desgaste , en proporción directa hasta el 85% de la velocidad critica.

Las   variables   de molienda se controlan por:

- Sonido de las bolas

- Densidad del motor

- Amperímetro del motor

El sonido de las bolas nos indica la cantidad de carga dentro del molino. El sonido deberá ser claro. Si las bolas producen un ruido muy sordo u opaco, es porque el molino está sobrecargando por exceso de carga o falta de agua.

Si el ruido de las bolas es excesivo, es porque el molino esta descargado o vació, por falta de carga o mucho agua.

El grado de densidad de densidad en la salida del molino debe ser tal que la pulpa sea espesa y avance por su muñón de descarga con facilidad, sin atorarse, la pulpa no debe ser de densidad muy baja.

El amperímetro es un aparato eléctrico que esta intercalado en el circuito del motor eléctrico del molino

Su función es de determinar y medir el consumo de amperios de la intensidad de la corriente que hace el motor eléctrico. Generalmente el amperímetro del motor eléctrico del molino debe marcar entre ciertos límites normales en cada planta concentradora.

CLASIFICACIÓN

Se pueden clasificar en función de la marcha:

a) Molinos de bolas de marcha discontinuab) Molinos de bola de marcha continua: utilizados para el tratamiento continuo de grandes

cantidades de materia. Estos molinos se cargan a través de un extremo y el sistema de descarga es por corriente de aire a través del eje de salida.

MANTENIMIENTO

MANTENIMIENTO: Conjunto de acciones oportunas, continuas y permanentes dirigidas a prever y asegurar el funcionamiento normal, buena eficiencia y apariencia de sistemas, edificios, equipos y accesorios.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO:

El programa de mantenimiento preventivo normalmente queda basado en 7000 horas de marcha por año y divido en seis puntos principales:

a) Lubricaciónb) Limpiezac) Inspección y ajusted) Control de estadoe) Sustitución (incluidos lubricantes)f) Prueba de mantenimiento

Es importante que estén limpios la maquinaria y sus alrededores. La limpieza por aire comprimido es fácil y rápida, pero no es una solución aceptable. Ninguna junta de aceite ni de polvo, puede soportar una alta presión, por lo que la limpieza por aire comprimido significaría

que penetrasen polvo e impurezas en las partes vitales dela maquinaria. La manera moderada de realizar la limpieza es por cepillo o por aspirador al vacío.

MANTENIMIENTO DURANTE LA PRODUCCIÓN:

La inspección de un molino se realiza usando todos los sentidos; además de instrumentos y herramientas manuales.

El molino va apoyado sobre dos cojinetes principales. Uno de los cojinetes cerca del accionamiento del molino, es el cojinete fijo y el otro es el cojinete móvil. Este absorbe la expansión térmica del tubo del molino.

En el extremo de entrada del molino se debe comprobar si hay derrame de material de sello (caja de entrada/dispositivo de paletas) y de los pernos pasantes.

Poner una mano en el lado exterior del cojinete principal para verificar si hay vibraciones inusuales. Si el nivel es mayor que el normal, esto puede deberse a pernos sueltos o cortados en la unión del gorrón y el fondo del molino. Este problema en cuanto al cojinete también dará una temperatura demasiado elevada en el cojinete.

Los sonidos usuales pueden ser un estruendo y el sonido de unas bolas de molienda que chocan en el revestimiento del molino. Los sonidos inusuales pueden ser ruidos sordos o topes que pueden significar que las placas de revestimiento quedan sueltas porque los pernos están rotos, o quizás las mismas placas están rotas.

De observarse vibraciones no usuales en los cojinetes principales, una temperatura notablemente elevada o se ser muy notorio el aumento en el nivel de ruidos, hay que parar inmediatamente el molino. Esto se debe al hecho de que el tubo puede haberse deformado, los cojinetes principales pueden ser dañados y grietas.

La parte central de molino, particularmente en torno al tabique y al orificio de inspección, deben examinarse detenidamente para ver si hay derrame. La causa de un derrame considerable puede ser pernos sueltos o rotos.

FUENTES CONSULTADAS McCabe, W.L., Smith, J.C. y Harriott, P. (2007). Operaciones unitarias en ingeniería

química. 6ª ed. México: McGraw-Hill, Interamericana Foust, A.S., Wenzel, L.A., Clump, C.W., Maus, L. y Andersen, B. (2007). Principios de

operaciones unitarias. 3ª ed. México: CECSA. http://www.asocem.org.pe/bivi/sa/cur/fls/Man/procedimientos_mantenimiento_molino.pdf

http://tesis.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/107/1/TESIS%20Juan%20Ramon%20Alcantara%20Valladares%20%20MOLINO%20DE%20BOLAS.pdf