Introducción al Molino de Bolas
Existen tres etapas principales en el procesamiento de minerales dentro de la industria minera. Estas son:
- Conminución (trituración y molienda).
- Beneficio (separación y concentración).
- Fusión y refinación.
Los molinos de bolas se utilizan en la etapa de conminución como equipos de molienda (reducción de tamaño). El objetivo de los molinos en la industria minera es disminuir el tamaño del material de alimentación para liberar los minerales de la ganga. Los molinos de bolas son el equipo de molienda más comúnmente empleado en la industria minera.
La molienda puede realizarse en una única etapa o en múltiples etapas. Las múltiples etapas pueden incluir un molino de barras seguido de un molino de bolas (circuito de dos etapas), o un molino de molienda semi-autógena (SAG) seguido de un molino de bolas (circuito de dos etapas). Las plantas más pequeñas tienden a añadir etapas de trituración adicionales para operar solo una etapa de molienda.
Si un molino de bolas utiliza poca o ninguna agua durante la molienda, se denomina molino 'seco'. Si un molino de bolas utiliza agua durante la molienda, se denomina molino 'húmedo'.
Un molino de bolas típico tendrá una longitud de tambor que es 1 o 1.5 veces el diámetro del tambor. Los molinos de bolas con una relación de longitud a diámetro del tambor mayor a 1.5 se denominan molinos de tubo.
Los molinos de bolas pueden ser molinos primarios o secundarios. Los molinos primarios se alimentan de trituradoras como una trituradora de mandíbula. Los molinos secundarios se alimentan de otros molinos, por ejemplo, un molino de barras.
Los molinos de bolas suelen ser de tipo rejilla (diafragma) o de tipo rebose.
Componentes del Molino de Bolas
Los molinos de bolas constan de los siguientes componentes:
- Entrada – el mineral triturado se introduce en el molino de bolas a través de la entrada. Una cuchara asegura que la alimentación al molino sea constante.
- Descarga – el material reducido sale del molino a través de la descarga.
Componentes del Molino de Bolas
- Tambor – el tambor es la carcasa cilíndrica del molino de bolas. El interior del tambor está equipado con placas de aleación de acero al manganeso ('blindaje') que protegen la carcasa de acero de la abrasión; también es posible usar goma como blindaje en lugar de acero al manganeso.
Vista Interior del Molino de Bolas (las placas de blindaje son las formas cuadradas)
- Corona – un anillo de engranaje instalado en la periferia exterior del tambor.
- Motor Eléctrico – un motor utilizado para rotar el tambor. La transmisión del motor conduce a una caja de engranajes y luego a una corona. El motor generalmente está equipado con un variador de velocidad (VSD) para controlar las rpm del molino de bolas.
- Caja de engranajes – utilizada para la reducción de velocidad del motor al molino de bolas.
- Bolas – generalmente fabricadas de acero aleado al manganeso, pero el material depende de para qué material se molerá el molino (acero aleado al cromo y goma también están disponibles). El tamaño de las bolas depende del tamaño del tambor, los tamaños típicos de las bolas son de dos a tres pulgadas de diámetro (también son posibles bolas de cuatro pulgadas).
- Cojinetes - los molinos de bolas más pequeños utilizan cojinetes de rodillos cilíndricos antifricción. Los molinos de bolas más grandes utilizan cojinetes de muñón.
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Cómo Funcionan los Molinos de Bolas
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La siguiente descripción del proceso se basa en un molino de bolas utilizado en la industria minera de roca dura para liberar minerales del mineral, pero el principio de funcionamiento para los molinos de bolas utilizados en otras industrias es el mismo.
El mineral triturado se alimenta al molino de bolas a través de la entrada; una cuchara (pequeño transportador de tornillo) asegura que la alimentación sea constante.
Para los molinos de bolas tanto húmedos como secos, el molino de bolas se carga aproximadamente al 33% con bolas (rango 30-45%). La pulpa (mineral triturado y agua) llena otro 15% del volumen del tambor para que el volumen total del tambor esté cargado al 50%. La pulpa suele ser 75% sólido (mineral triturado) y 25% agua; la pulpa también se conoce como 'lechada'.
Se utiliza un motor eléctrico para rotar el molino de bolas. A medida que el molino de bolas gira, las bolas se 'adhieren' a la superficie interna del tambor debido a la fuerza centrífuga creada dentro del tambor. En un cierto ángulo, el peso de las bolas supera la fuerza centrífuga que las mantiene contra el tambor y comienzan a caer de nuevo hacia la línea central del molino de bolas (esta área se conoce como el 'dedo del pie'). De esta manera, el mineral se reduce en tamaño tanto por rozamiento (mineral frotándose contra otros trozos de mineral) como por impacto (bolas impactando con el mineral).
El mineral se mueve gradualmente a través del molino y luego sale por el puerto de descarga. El puerto de descarga puede estar cubierto por una rejilla para evitar que el mineral de gran tamaño salga del molino, o puede no tener rejilla (molino de bolas de tipo rebose).
A medida que las bolas se desgastan debido a la abrasión, se reemplazan con bolas nuevas ('bolas verdes').
Si se recuperan tamaños de partículas grandes del molino de bolas, el proceso se conoce como 'molienda gruesa'. Si se recuperan tamaños de partículas más pequeños del molino de bolas, el proceso se conoce como 'molienda fina'.
Nota
Si se utilizan guijarros duros en lugar de bolas de acero, el molino se denomina 'molino de guijarros'.
Si se utilizan barras en lugar de bolas de acero, el molino se denomina 'molino de barras'.
Máquinas de Circuito Cerrado o Abierto
Los molinos de bolas pueden operar en un circuito cerrado o en un circuito abierto. Los circuitos cerrados devuelven una cierta cantidad de la salida del molino de bolas al molino de bolas para una mayor reducción de tamaño. Un sistema cerrado típico muele el mineral entre dos a tres veces.
Los hidrociclones instalados directamente después del molino de bolas aseguran que solo el material de gran tamaño se devuelva al molino de bolas. Se pueden usar otros tipos de clasificadores (rastrillo y espiral), pero el hidrociclón es ahora uno de los más comunes.
Velocidad Crítica
La velocidad crítica se define como el punto en el que la fuerza centrífuga aplicada a el molino de molienda es igual a la fuerza de gravedad. A la velocidad crítica, la carga del molino de molienda se adhiere a la superficie interna del molino y no cae.
La mayoría de los molinos de bolas operan aproximadamente al 75% de la velocidad crítica, ya que se determina que es la velocidad óptima. La verdadera velocidad óptima depende del diámetro del tambor. Los diámetros de tambor más grandes operan a menos del 75% de la velocidad crítica, mientras que los diámetros de tambor más pequeños operan a más del 75% de la velocidad crítica.
Notas Generales
Independientemente del tipo de máquina de molienda empleada, la molienda es un proceso de baja eficiencia y alta intensidad de energía. Por esta razón, la etapa de molienda de una planta de procesamiento de minerales puede representar hasta el 40% de los costos operativos totales.
Como regla general, cuanto mayor sea el diámetro del tambor del molino de bolas, más eficiente será el proceso de molienda. Sin embargo, esta regla general se detiene una vez que el diámetro del tambor alcanza aproximadamente 4 m (13.1 pies).
Los molinos de bolas suelen diseñarse con un factor/ratio de reducción máximo de 60:1, aunque es posible lograr ratios de reducción de hasta 70:1.
El accionamiento eléctrico para un molino de bolas debe ser capaz de manejar cargas donde el molino de bolas esté cargado hasta un 45% con bolas.
Recursos Adicionales
https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills