Un molino es un dispositivo, a menudo una estructura , máquina o aparato de cocina , que rompe materiales sólidos en pedazos más pequeños moliendo, triturando o cortando. Dicha trituración es una operación unitaria importante en muchos procesos . Hay muchos tipos diferentes de molinos y muchos tipos de materiales procesados en ellos. Históricamente, los molinos eran accionados a mano o por animales (por ejemplo, a través de una manivela ), animales de trabajo (por ejemplo, molino de caballos ), viento ( molino de viento ) o agua ( molino de agua ). En la era moderna, generalmente funcionan con electricidad .
La molienda de materiales sólidos se produce mediante fuerzas mecánicas que rompen la estructura superando las fuerzas de unión internas. Después de la molienda, el estado del sólido cambia: el tamaño del grano, la disposición del tamaño del grano y la forma del grano.
El término molienda también se refiere al proceso de descomponer, separar, clasificar o calibrar el material agregado (por ejemplo, el mineral de la minería ). Por ejemplo, triturar o moler rocas para producir un tamaño uniforme de agregado para fines de construcción, o separar rocas, tierra o material agregado para fines de relleno estructural o actividades de recuperación de tierras. Los procesos de molienda de agregados también se utilizan para eliminar o separar la contaminación o la humedad de los agregados o el suelo y para producir "rellenos secos" antes del transporte o el relleno estructural.
La molienda puede tener los siguientes propósitos en ingeniería:
A pesar de la gran cantidad de estudios en el campo de los esquemas de fractura, no se conoce ninguna fórmula que relacione el trabajo técnico de molienda con los resultados de la molienda. Los ingenieros de minas Peter von Rittinger , Friedrich Kick y Fred Chester Bond produjeron ecuaciones de forma independiente para relacionar el trabajo de molienda necesario con el tamaño de grano producido y un cuarto ingeniero, RTHukki, sugirió que estas tres ecuaciones podrían describir cada una un rango estrecho de tamaños de grano y propuso unirlas a lo largo de una única curva que describiera lo que se conoce como la relación de Hukki . [1] [2] [3]
En los molinos agitadores, la relación de Hukki no se aplica y, en su lugar, se debe realizar experimentación para determinar cualquier relación. [4]
Para evaluar los resultados de la molienda se necesita la distribución del tamaño de grano del material de partida (1) y del material molido (2). El grado de molienda es la relación de los tamaños de grano de la distribución. Existen varias definiciones para este valor característico:
En el procesamiento de materiales, un molino es una máquina que produce una reducción del tamaño de partículas finas mediante fuerzas de atrición y compresión a nivel del tamaño del grano. Véase también trituradora para mecanismos que producen partículas más grandes. En general, los procesos de molienda requieren una cantidad relativamente grande de energía; por esta razón, recientemente se propuso un método experimental para medir la energía utilizada localmente durante la molienda con diferentes máquinas. [5]
Los molinos autógenos o autógenos se denominan así debido a la molienda automática del mineral: un tambor giratorio lanza rocas más grandes de mineral en un movimiento en cascada que provoca la rotura por impacto de las rocas más grandes y la molienda por compresión de las partículas más finas. Su funcionamiento es similar al de un molino SAG, como se describe a continuación, pero no utiliza bolas de acero en el molino. También se lo conoce como molienda ROM o "Run Of Mine".
Un tipo típico de molino fino es el molino de bolas . Un cilindro giratorio ligeramente inclinado u horizontal está parcialmente lleno de bolas , generalmente de piedra o metal , que muelen el material hasta la finura necesaria por fricción e impacto con las bolas que giran. Los molinos de bolas normalmente funcionan con una carga de bolas aproximada del 30%. Los molinos de bolas se caracterizan por su diámetro más pequeño (comparativamente) y su mayor longitud, y a menudo tienen una longitud de 1,5 a 2,5 veces el diámetro. La alimentación está en un extremo del cilindro y la descarga en el otro. Los molinos de bolas se utilizan comúnmente en la fabricación de cemento Portland y en las etapas de molienda más fina del procesamiento de minerales. Los molinos de bolas industriales pueden tener un diámetro de hasta 8,5 m (28 pies) con un motor de 22 MW, [6] consumiendo aproximadamente el 0,0011% de la energía mundial total (consulte la Lista de países por consumo de electricidad ). Sin embargo, se pueden encontrar versiones pequeñas de molinos de bolas en laboratorios donde se utilizan para moler material de muestra para garantizar la calidad.
Las predicciones de potencia para molinos de bolas generalmente utilizan la siguiente forma de la ecuación de Bond: [7]
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Otro tipo de molinillo fino comúnmente utilizado es el molino francés Buhrstone , que es similar a los molinos de harina antiguos .
Un rodillo de molienda de alta presión, a menudo denominado HPGR o prensa de rodillos, consta de dos rodillos con las mismas dimensiones, que giran uno contra el otro con la misma velocidad circunferencial. La alimentación especial de material a granel a través de una tolva conduce a un lecho de material entre los dos rodillos. Las unidades de cojinetes de un rodillo pueden moverse linealmente y son presionadas contra el lecho de material por resortes o cilindros hidráulicos. Las presiones en el lecho de material son superiores a 50 MPa (7000 PSI ). En general, alcanzan entre 100 y 300 MPa. De este modo, el lecho de material se compacta hasta una porción de volumen sólido de más del 80%.
La prensa de rodillos tiene cierta similitud con las trituradoras de rodillos y las prensas de rodillos para la compactación de polvos, pero el propósito, la construcción y el modo de operación son diferentes.
La presión extrema hace que las partículas dentro del lecho de material compactado se fracturen en partículas más finas y también provoca microfracturas a nivel de tamaño de grano. En comparación con los molinos de bolas, los HPGR logran un consumo específico de energía entre un 30 y un 50 % menor, aunque no son tan comunes como los molinos de bolas ya que son una tecnología más nueva.
Un tipo similar de trituradora intermedia es la trituradora de borde, que consiste en una bandeja circular con dos o más ruedas pesadas conocidas como trituradoras que giran en su interior; el material a triturar se empuja debajo de las ruedas utilizando cuchillas de arado adjuntas .
Un tambor giratorio provoca fricción y atrición entre los guijarros de roca y las partículas de mineral. Puede utilizarse cuando se debe evitar la contaminación del producto por el hierro de las bolas de acero . Se suele utilizar cuarzo o sílice porque son económicos de obtener.
Un tambor giratorio provoca fricción y desgaste entre las barras de acero y las partículas de mineral. [ cita requerida ] Pero el término 'molino de barras' también se utiliza como sinónimo de un molino de corte longitudinal , que fabrica barras de hierro u otro metal. Los molinos de barras son menos comunes que los molinos de bolas para moler minerales.
Las varillas utilizadas en el molino, generalmente de acero con alto contenido de carbono, pueden variar tanto en longitud como en diámetro. Sin embargo, cuanto más pequeñas sean las varillas, mayor será la superficie total y, por lo tanto, mayor será la eficiencia de molienda. [8]
SAG es el acrónimo de molienda semiautógena. Los molinos SAG son molinos autógenos que también utilizan bolas de molienda como un molino de bolas. Un molino SAG suele ser un molino primario o de primera etapa. Los molinos SAG utilizan una carga de bolas del 8 al 21 %. [9] [10] El molino SAG más grande tiene 42' (12,8 m) de diámetro, impulsado por un motor de 28 MW (38 000 HP). [11] Se ha diseñado un molino SAG con un diámetro de 44' (13,4 m) y una potencia de 35 MW (47 000 HP). [12]
La fricción entre las bolas de molienda y las partículas de mineral provoca la molienda de partículas más finas. Los molinos SAG se caracterizan por su gran diámetro y longitud corta en comparación con los molinos de bolas. El interior del molino está revestido con placas elevadoras para levantar el material dentro del molino, donde luego cae de las placas al resto de la carga de mineral. Los molinos SAG se utilizan principalmente en minas de oro, cobre y platino con aplicaciones también en las industrias de plomo, zinc, plata, alúmina y níquel.
Los molinos de torre, a menudo llamados molinos verticales, molinos agitadores o molinos de remolienda, son un medio más eficiente para moler material en tamaños de partículas más pequeños y se pueden usar después de los molinos de bolas en un proceso de molienda. Al igual que los molinos de bolas, a menudo se agregan bolas de molienda (de acero) o guijarros a los molinos agitadores para ayudar a moler el mineral, sin embargo, estos molinos contienen un tornillo grande montado verticalmente para levantar y moler el material. En los molinos de torre, no hay acción en cascada como en los molinos de molienda estándar. Los molinos agitadores también son comunes para mezclar cal viva (CaO) en una suspensión de cal. El molino de torre tiene varias ventajas: bajo nivel de ruido, uso eficiente de la energía y bajos costos operativos.
Un molino VSI lanza partículas de roca o mineral contra una placa de desgaste lanzándolas desde un centro giratorio que rota sobre un eje vertical. Este tipo de molino utiliza el mismo principio que una trituradora VSI .
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