Trituradoras de Cono Explicadas

Trituración

‘Conminución’ es el término utilizado para definir el proceso que reduce materiales (especialmente mineral extraído). Es la acción de reducir un material a fragmentos o partículas minúsculas. El proceso se logra típicamente en operaciones mineras a través de etapas de trituración y molienda.

En el pasado, las actividades mineras eran arduas y requerían mucha mano de obra. La descomposición del mineral se realizaba con un pico de minero, broca, o mazo. Hasta mediados del siglo XIX, las operaciones de dimensionamiento y trituración dependían principalmente de la mano de obra manual; martillos de percusión accionados por agua se hicieron populares mucho después, durante la Revolución Industrial. Durante este período temprano, solo se podían producir volúmenes relativamente pequeños de roca y agregado. Estas pequeñas cantidades se cargaban en sacos o vagones para su transporte.

Pala y Pico

Durante la Revolución Industrial, se desplegaron por primera vez explosivos para su uso en la minería comercial. La minería con explosivos se conocía como voladura. A mediados del siglo XIX, la voladura era una técnica minera generalizada utilizada para la minería a granel y poco después sería seguida por el uso de palas de vapor. Estas nuevas técnicas mineras revolucionaron la industria minera, permitiendo la producción de cantidades cada vez mayores de materiales liberados.

La industria minera ha experimentado un crecimiento en el último siglo debido al rápido aumento de la demanda de minerales; este crecimiento ha requerido una ampliación significativa de los tonelajes de producción. El aumento de la demanda ha llevado al desarrollo de trituradoras nuevas y más eficientes (máquinas utilizadas para la reducción de tamaño). A medida que aumentaron los tonelajes de trituración, también lo hicieron los requisitos para transportar sus entradas y salidas. Para atender esto, se introdujeron elementos como transportadores de cama plana y camiones de acarreo.

Transportadores de Cama Plana

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Historia de la Trituradora de Cono

La trituradora de cono fue desarrollada por primera vez en Estados Unidos en la década de 1920 por los Hermanos Symons de Milwaukee. Los Hermanos Symons son acreditados como los primeros diseñadores e inventores de la trituradora de cono de resorte. La mayor ventaja de la trituradora de cono de los Hermanos Symons era su durabilidad y simplicidad (toda la máquina tenía solo nueve partes móviles). Después de más años de investigación y desarrollo (I+D), la trituradora de cono de resorte se convirtió en una de las máquinas de trituración más eficientes y, en consecuencia, una de las más utilizadas.

Sección Transversal de la Trituradora de Cono

El diseño de la trituradora de cono de resorte es capaz de pasar materiales no triturables por ejemplo, metal extraño, a través de la cavidad de trituración utilizando resortes. La primera trituradora de cono hidráulica fue desarrollada en 1948 y esto permitió la apertura de la cavidad de trituración hidráulicamente, en lugar de usar resortes (actuación mecánica). Tanto los diseños de trituradoras de cono de resorte como hidráulicas todavía se utilizan hoy en día.

Las trituradoras de cono son capaces de triturar todo tipo de rocas minerales y piedras de dureza media a alta. También ofrece muchas ventajas sobre otros diseños de trituradoras, como bajo consumo de energía, fiabilidad, alta eficiencia (en comparación con otras trituradoras), y una alta relación de reducción (tamaño de entrada en comparación con el tamaño del producto).

A pesar de estar presentes en muchas industrias, se utilizan más comúnmente en las industrias de construcción y minería. Las trituradoras de cono se encuentran generalmente en uso para servicios de trituración secundaria, terciaria y aguas abajo, con trituradoras de mandíbula y trituradoras giratorias utilizadas para operaciones de trituración primaria.

Trituradora de Mandíbula, Cono y Giratoria

En algunos casos, el mineral de mina (ROM) de la mina puede ser alimentado a una trituradora de cono a través de transportadores y cribas, pero más a menudo, el material de alimentación provendrá de la(s) trituradora(s) primaria(s) aguas arriba y las trituradoras de cono se utilizarán para las etapas de trituración aguas abajo.

Propósito de las Trituradoras

Una trituradora es una máquina diseñada para reducir el tamaño de grandes rocas a rocas más pequeñas, grava, arena, o polvo de roca; esto es esencial para el transporte eficiente del producto a través de transportadores, etc. La trituración es la primera de muchas etapas que conducen a la separación de los minerales del material de desecho (ganga). El material de desecho puede ser descartado o reciclado, permitiendo que el producto rico en minerales sea procesado más a fondo en la planta principal.

Se pueden emplear varios tipos de trituradoras y separadores de minerales dependiendo del rendimiento, dureza, y propiedades del mineral que se está procesando. En todos los casos, la etapa de trituración se logra esencialmente transfiriendo una fuerza mecánicamente amplificada (a través de ventaja mecánica) a un material, para romper los enlaces que mantienen el material unido.

La trituración se logra pasando el material de alimentación entre dos superficies sólidas, luego aplicando suficiente fuerza para juntar las superficies de modo que las moléculas del material que se está triturando se separen de (fractura), o, cambien de alineación en relación con (deformación), entre sí.

Las trituradoras se clasifican comúnmente por el grado en que fragmentan el material inicial, con trituradoras primarias y secundarias manejando materiales gruesos, y trituradoras terciarias y cuaternarias reduciendo las partículas a gradaciones más finas. Cada trituradora está diseñada para trabajar con un cierto tamaño máximo de material en bruto, y a menudo entrega su salida a una máquina de cribado (cribadora), que clasifica y dirige el producto para un procesamiento adicional. En muchos casos, las etapas iniciales de trituración son seguidas por etapas de molienda adicionales (si los materiales necesitan ser reducidos aún más).

Tipos de Trituradoras

Hay tres trituradoras comunes utilizadas en plantas de minería y procesamiento:

• Trituradoras Giratorias
• Trituradoras de Mandíbula
• Trituradoras de Cono

Típicamente, la etapa inicial de trituración se completa utilizando ya sea trituradoras giratorias o trituradoras de mandíbula. A menudo es el caso que solo habrá una trituradora instalada, y esta se referirá como la trituradora primaria.

Las trituradoras de cono se utilizan más a menudo para los pasos de trituración de 2ª, 3ª y 4ª etapa (aunque no siempre).

Componentes de la Trituradora de Cono (Partes de la Trituradora)

Los componentes principales de una trituradora de cono incluyen el eje principal, manto, cóncavos, cono, casquillo excéntrico, accionamiento, corona, estructura, y mecanismo de liberación de material atrapado (accionado mecánicamente o hidráulicamente).

Componentes de la Trituradora de Cono

Conjunto de Caparazón Superior y Tapa de Araña

El material de alimentación se alimenta por transportadores a un depósito de alimentación encima de la trituradora de cono montada verticalmente. El material de alimentación entra en la trituradora a través de una abertura en el caparazón superior. Dependiendo del diseño de la trituradora de cono, se puede utilizar una placa de distribución para distribuir el material de alimentación de manera uniforme a medida que entra en la trituradora. Una tapa de araña (si está instalada) alberga el cojinete superior del eje principal; el eje se lubrica con grasa o aceite dependiendo del diseño.

Conjunto de Tapa de Araña

Eje Principal

El eje principal se fabrica normalmente de acero forjado de alta calidad (recocido para alivio de tensiones). La parte superior del eje está soportada por un cojinete autoalineable en la tapa de araña (si está instalada). El cojinete autoalineable está diseñado para adaptarse al movimiento generado por el eje oscilante; este movimiento oscilante es causado por el arreglo de accionamiento excéntrico inferior. El diario del cojinete de araña se encoge en la parte superior del eje principal.

Cojinete de Paso

La parte inferior del eje principal está soportada por un arreglo de cojinete de paso de tres piezas que oscila con el eje principal. El cojinete de paso soporta el peso del eje.

Manto y Cóncavos

El manto se instala sobre la cabeza/cono, que está montado en el eje principal. El manto forma parte de las superficies de desgaste reemplazables y oscila con el eje en movimiento (superficie de desgaste móvil). Los mantos se fabrican típicamente de aleación de acero al manganeso.

Un anillo cóncavo (revestimiento de tazón) se aloja dentro del carcasa superior; forma la superficie de desgaste estacionaria.

Partes de la Trituradora de Cono

Accionamiento Excéntrico y Casquillo

El movimiento excéntrico se logra mediante el casquillo excéntrico inferior y el arreglo de accionamiento ubicado en la parte inferior del eje principal. Este arreglo es similar en diseño y principio al utilizado por trituradoras giratorias. El casquillo excéntrico se fabrica de acero al carbono de alta calidad equipado con una camisa de desgaste interior de bronce. Es posible ajustar el desplazamiento excéntrico instalando camisas de diferentes tamaños. El ‘desplazamiento’ define el rango de movimiento del eje y, en consecuencia, la distancia entre el manto y el revestimiento del tazón en cualquier punto dado, esto es particularmente relevante en el punto de estrangulamiento (el lugar donde el diámetro del manto es mayor y donde el manto se acerca físicamente más a las superficies de desgaste estacionarias).

Engranaje de Piñón y Conjunto de Contraeje

Un engranaje de piñón de acero aleado está montado en un eje de accionamiento de piñón. El eje de accionamiento de piñón está soportado por cojinetes de eje de piñón alimentados desde un sistema de lubricación común. Un arreglo de polea de motor externo proporciona potencia motriz al eje de piñón, que a su vez rota el eje principal a través de este arreglo de piñón y corona.

Caparazón Inferior

Un caparazón inferior de acero fundido recocido alberga el arreglo de accionamiento y los componentes de accionamiento excéntrico. El material descargado de la trituradora pasa a través del caparazón inferior.

Cómo Funcionan las Trituradoras de Cono

El material de alimentación de un depósito de alimentación se introduce en una gran abertura en la parte superior de la trituradora de cono. Luego, el material de alimentación cae por gravedad y se tritura entre el manto y los cóncavos; la trituración tiene lugar en la cámara de trituración. A medida que el material de alimentación se mueve hacia el extremo de accionamiento de la trituradora de cono, su tamaño disminuye (debido a la acción de trituración), y piezas cada vez más pequeñas se mueven hacia el extremo de accionamiento de la trituradora. Después de pasar por la trituradora, el producto -ahora de tamaño mucho reducido- se descarga a través de una abertura en el caparazón inferior.

Operación de Trituradora Giratoria

La acción de trituración se produce por la oscilación o desplazamiento (apertura y cierre) entre el revestimiento del manto móvil, montado en el cono, y los revestimientos cóncavos estacionarios montados dentro del caparazón superior de la trituradora. El manto y los cóncavos forman las superficies de trabajo de la trituradora, ya que aquí es donde ocurre la acción de trituración.

El ancho de la abertura de descarga dicta el tamaño de la salida del producto de una trituradora. El tamaño de la salida del producto de una trituradora se puede variar elevando o bajando el caparazón superior. Este ajuste varía el tamaño del producto de una trituradora de cono porque el espacio entre el manto y los cóncavos se incrementa o disminuye correspondientemente. Elevar los cóncavos (revestimiento de tazón) así aumenta el tamaño de salida del producto, mientras que bajar los cóncavos disminuye el tamaño de salida del producto.

Debido a que el movimiento del manto es excéntrico, el espacio entre el manto y los cóncavos en un lado es diferente al espacio en el lado opuesto, en cualquier momento dado. Cuando el espacio entre el manto y los cóncavos es más grande, el espacio opuesto es más pequeño. El espacio más amplio entre el manto y los cóncavos se conoce como el ajuste del lado abierto (OSS), mientras que el espacio más estrecho se conoce como el ajuste del lado cerrado (CSS). Ambos ajustes son importantes porque describen el tamaño máximo posible de salida del producto (OSS) y el tamaño mínimo posible de salida del producto (CSS). El OSS se puede dar como:

CSS + Desplazamiento = OSS

CSS y OSS Indicados

El movimiento excéntrico se logra mediante el casquillo excéntrico inferior y el arreglo de accionamiento en la parte inferior del eje principal. El contraeje de accionamiento del piñón de entrada está soportado por cojinetes de piñón y es impulsado por un motor eléctrico. Un caja de cambios externa o un arreglo de transmisión por correa reduce la velocidad del motor en la trituradora; las velocidades típicas de la trituradora varían desde varios cientos rpm hasta aproximadamente 1000 rpm. En algunos casos, también se puede utilizar un sistema de embrague para absorber los choques. El piñón en el contraeje se engrana con el accionamiento del engranaje excéntrico, o corona.

Corona

La superficie interior del casquillo excéntrico está mecanizada fuera del centro del eje central de la trituradora. A medida que el casquillo excéntrico gira, el eje inferior oscila en una órbita elíptica alrededor de la línea central de la trituradora. Esta acción hace que el espacio entre el manto y los revestimientos cóncavos se abra y cierre en cada rotación del eje. En el extremo superior del manto, este movimiento es muy pequeño, pero a medida que el material de alimentación cae más abajo, el desplazamiento aumenta y la fuerza de trituración también aumenta correspondientemente.

Trayectoria del Manto de la Trituradora de Cono

El material de alimentación triturado cae al conjunto del caparazón inferior y se descarga al sistema de transporte del producto para un procesamiento adicional. El caparazón inferior también alberga un sistema de lubricación forzada y hidráulico, que es crítico para el arreglo de accionamiento y los cilindros de liberación de material atrapado (si están instalados).

El procesamiento adicional puede involucrar etapas de trituración adicionales (secundaria, terciaria, cuaternaria etc.), molienda, y otros pasos de beneficio para adaptarse al producto que se está procesando.