GUA DE LABORATORIO DE PROCESAMIENTO DE MINERALES EVALUACIN Y USO DE CHANCADOR DE MANDBULA IMM2023 - Procesos Mineralrgicos Pontificia Universidad Catlica Profesor: lvaro Videla, PhD

LABORATORIO TERICO PRCTICO DE PROCESAMIENTO DE MINERALESEVALUACIN Y USO DE CHANCADOR DE MANDBULA

Marzo 2015

1.OBJETIVO32.ALCANCE33.ASPECTOS TERICOS33.1.Conceptos bsicos33.1.1.Reduccin de tamao33.1.2.Mecanismos de reduccin43.1.3.Razn de reduccin53.1.4.Consumo de Potencia media63.1.5.Flujo msico63.1.6.Consumo de energa Especfica73.2.Proceso de chancado73.2.1.Equipos de chancado primario73.2.2.Equipos de chancado secundario y terciario83.3.Mtodo de muestreo83.3.1.Cuarteado manual83.4.Modelos de curvas de distribucin granulomtricas93.4.1.Modelo de Schuhman94.MATERIALES Y EQUIPOS PARA OPERACIN DE CHANCADOR DE MANDBULA104.1.Equipos de Seguridad104.2.Especficos para realizar experiencias104.3.Condiciones de seguridad. Aislamiento y Bloqueo de Equipos115.EVALUACIN PARA USO DEL CHANCADOR115.1.Verificacin de abertura de alimentacin y descarga115.2.Verificacin consumo de potencia126.PRUEBAS EXPERIMENTALES136.1.Preparacin y caracterizacin de mineral a chancar136.2.Chancado del Mineral y distribucin granulomtrica147.REFERENCIAS168.ANEXO17

1. OBJETIVO

El objetivo de la presente gua es describir los principales aspectos tericos y prcticos relacionados con el chancado de mandbula, destacando su funcionamiento, parmetros y variables para una correcta operacin, con la correspondiente preparacin del mineral y evaluacin del equipo.

2. ALCANCE

Gua para realizar la verificacin de las caractersticas bsicas de un chancador de mandbulas, para asegurar la correcta conminucin y evaluacin del equipo, antes y durante la reduccin de tamao para diferentes variables de inters.

3. ASPECTOS TERICOS

3.1. Conceptos bsicos

3.1.1. Reduccin de tamao

Los procesos de reduccin de tamao buscan liberar las especies valiosas de la ganga de manera de que puedan ser clasificadas en grupos con y sin valor. Las partculas con mineral son concentradas en grupos con mayor porcentaje de las especies de valor en etapas posteriores

Figura 1: Esquema de reduccin de tamao y separacin de mineral. 3.1.2. Mecanismos de reduccin

Para la desintegracin de una partcula se necesita energa, apoyado en que todos los materiales presentan fallas naturales, las cuales pueden ser macroscpicas (grietas) o microscpicas. Estas fallas concentran los esfuerzos aplicados causando su propagacin y produciendo la desintegracin de la partcula, como mecanismos de conminucin podemos distinguir principalmente:

Compresin: La aplicacin de esfuerzos de compresin es lenta. Normalmente se produce en mquinas donde hay una superficie fija y otra mvil. Da origen a partculas tanto finas como gruesas. La cantidad de material fino se puede disminuir reduciendo el rea de contacto mediante superficies corrugadas.

Impacto: Es la aplicacin de esfuerzos comprensivos a alta velocidad. De esta manera la partcula absorbe ms energa que la necesaria para romperse (generando ineficiencias). El producto, normalmente, es muy similar en forma y tamao.

Abrasin: Cuando el esfuerzo de cizalle se concentra en la superficie de la partcula, se produce la reduccin de tamao producto del mismo roce entre los materiales y entre partculas. La velocidad de reduccin de tamao de partcula es lenta respecto a las anteriores, entregando un material generalmente fino.

Figura 2: Distribucin de tamao de producto para diferentes mecanismos de reduccin de tamao3.1.3. Razn de reduccinSe conoce como razn de reduccin a la razn entre el tamao caracterstica de alimentacin y producto ( respectivamente). Habitualmente vara entre 3 y 6 veces. Es decir, para una alimentacin de 18 el producto se mover entre 6 a 3 y esta se define como

Figura 3: Razones de reduccin para diferentes equipos

3.1.4. Consumo de Potencia mediaCorresponde a la energa utilizada por unidad de tiempo para llegar a un tamao de partcula deseado desde el de alimentacin, este valor est sujeto al nivel de tratamiento del mineral, mecanismo de reduccin y diseo del equipo por mencionar algunas. Lo podemos definir como el producto aritmtico entre el voltaje y la corriente utilizada en operacin

: Voltaje promedio tomada en cada etapa de reduccin de tamao.: Corriente promedio tomada en cada etapa de reduccin de tamao. Nmero de datos de voltaje y corriente tomado en cada etapa de reduccin de tamao.

Existen distintos tipos de potencia:

Potencia Instalada: Carga elctrica total o mxima de un sistema, circuito o equipo elctrico que est dispuesto a consumir. Potencia de Vaco: Cantidad de potencia consumida por el equipo al operar sin material en su interior. Potencia Neta o Real consumida: Diferencia entre el gasto de potencia del equipo operando con mineral en su interior respecto a la potencia de vaco.3.1.5. Flujo msicoCapacidad de tratamiento del equipo, es decir, la cantidad de material a conminucionar en un determinado intervalo de tiempo, es de esperarse a que mayores tonelajes (toneladas por horas o tph) el consumo de potencia por parte del equipo sea mayor.

M: Masa alimentada a la etapa de reduccin de tamao.t: Tiempo transcurrido durante la etapa de reduccin de tamao.3.1.6. Consumo de energa EspecficaA mayor aplicacin de energa, menor ser el tamao del producto en un equipo de trituracin. Esta variable se conoce como Consumo Especfico de Energa (CEE), y se mide en Kwh/ton. En los procesos de reduccin de tamao existe una clara relacin con el tamao de la roca del producto y se define como la divisin aritmtica entre la potencia consumida y el caudal asociado:

3.2. Proceso de chancado

Etapa posterior a la tronadura y siguiente paso de tratamiento de tamao del mineral, ac se reducen las partculas principalmente mediante compresin entre superficies rgidas, una fija y otra mvil que realiza el esfuerzo.

Los equipos frecuentemente utilizados en reduccin de tamao se clasifican segn su mecanismo principal de ruptura. El chancado en particular puede ser llevado a cabo en una, dos o tres etapas de acuerdo a las caractersticas del mineral y las necesidades del sistema o planta.

3.2.1. Equipos de chancado primario

Funcionan generalmente como un circuito abierto, vale decir, aquel tonelaje que ingresa es el mismo que de producto y recepcionan el mineral directamente desde la mina mediante correas transportadoras o feeders. Dependiendo del modelo el CEE es de 0.5 kwh/ton. En el caso de los chancadores de mandbulas la potencia instalada vara entre 45 a 200 Kw, para niveles de procesamiento mayores (plantas de mayor tamao) se utiliza chancadores de giratorios con potencias de entre 400 y 1000 Kw

Figura 4: Vista lateral de chancador de mandbula

3.2.2. Equipos de chancado secundario y terciario

Corresponden a los chancadores de cono generalmente, los cuales la mayora de las veces funcionan en circuitos cerrados con su etapa de clasificacin correspondiente. Entregan productos que varan desde las 3 pulgadas hasta la pulgada o inferiores. De la misma manera poseen un superficie que se mantiene fija mientras que un cuerpo central gira en torno a un mismo eje, ejerciendo compresin sobre el material que est bajo la cama de mineral.

Figura 5: Corte lateral de chancador de cono

3.3. Mtodo de muestreo

3.3.1. Cuarteado manual

Cuando se trabaja con muestras que poseen rocas de gran tamao una de las maneras de obtener una muestra representativa en trminos de distribucin granulomtrica es el cuarteo. El procedimiento para este ltimo es el siguiente:

Colocar la muestra sobre una superficie lisa, limpia y seca, donde no existan corrientes de aire fuertes. Limpiar los instrumentos a utilizar (pala o cuchara). Mezclar muestra, revolviendo repetidas veces desde los bordes hacia el centro. Juntar todo el material dando forma circular con espesor uniforme. Dividir la muestra en cuatro sectores iguales. Eliminar los sectores opuestos quedando el peso del material reducido a la mitad. Mezclar los dos sectores restantes. Realizar los pasos anteriores hasta que quede el volumen del material necesario para realizar los ensayos.

Figura 6: Esquema representativo de mtodo de cuarteo

3.4. Modelos de curvas de distribucin granulomtricasAl momento de generar y analizar la distribucin granulomtrica de alguna especie mineralgica ntese que el tamao de partcula es ambiguamente definido, ya que este es caracterizado como el tamao de la menor apertura de una malla cuadrada a travs de la cual la partcula puede pasar, sumado a lo anterior, puede a veces no usarse la serie de mallas ms adecuadas. Con el fin de crear una base representativa y comparable entre dos muestras diferentes, es que se utilizan modelos matemticos que describen la curva de tamao del mineral, las ms utilizadas son:3.4.1. Modelo de Schuhman

; Porcentaje de pasante acumulado (para ambos modelos); Tamao de partcula (para ambos modelos) y ; constantes de la ecuacin3.4.2. Modelo de Rosin-Rammler

; Porcentaje de pasante acumulado (para ambos modelos); Tamao de partcula (para ambos modelos) y ; constantes de la ecuacin

4. MATERIALES Y EQUIPOS PARA OPERACIN DE CHANCADOR DE MANDBULA 4.1. Equipos de Seguridad

Zapatos de Seguridad Lentes de seguridad Delantal Guantes Mscara con filtro para polvo fino Casco Pantaln largo

4.2. Especficos para realizar experiencias

Muestra que corresponde a sulfuro de cobre. Balanza de capacidad entre 1 a 5 Kg de sensibilidad igual a 0,01 kg Set de mallas Tyler, considerar las siguientes: 1, , 4, 6, 10, 14 # Ty Cronmetro. Martillo de acero Malla de acero de 2 de abertura Pie de metro, en su defecto Huincha de medir. Calculadora. Ro-tap de laboratorio Lona de cuarteo Chancador de mandbula. Pala de construccin

Nota: Todos los materiales estarn en una mesa del laboratorio de minera (subterrneo, edificio San Agustn). Despus de realizada la experiencia es importante que laven todos los materiales y dejarlos en el lugar que estaban, para que el grupo que siga no tenga problemas.

4.3. Condiciones de seguridad. Aislamiento y Bloqueo de Equipos

Se especifican requisitos de seguridad obligatoria para las actividades de aislacin y bloqueo de equipos mquinas y sistemas de muestreos.

Toda intervencin de equipos, mquinas o sistemas por mantenimiento, reparacin o limpieza, debe efectuarse en Estado de Energa Cero. Ninguna persona podr intervenir equipos, maquinarias, instalaciones o sistemas, sin haber sido instruida y autorizada por la Administracin de la faena. El personal deben estar instruido y capacitado en un sistema basado en competencias y de evaluacin en terreno. Los equipos deben cumplir con los estndares de diseo y las especificaciones

5. EVALUACIN PARA USO DEL CHANCADOR5.1. Verificacin de abertura de alimentacin y descargaLa abertura de alimentacin limita el tamao mximo de material que puede ingresar al equipo asegurando una conminucin efectiva. De la misma manera el tamao de la descarga nos entrega la distribucin granulomtrica de producto y restringe el rendimiento del chancador como proceso.

El procedimiento es el siguiente:

Asegurar que el chancador se encuentra des-energizado. Medir 3 puntos con pie de metro en zona de alimentacin (figura 7a) Medir de la misma manera, 3 puntos en zona de descarga (figura 7b). Repetir cada medicin 3 veces. Realizar estadstica bsica: Determinar valor promedio, desviacin estndar y coeficiente de variacin, valor mximo y mnimo.

Figura 7: Puntos de medicin de abertura de entrada (a) y descarga (b) de chancador de mandbula.

5.2. Verificacin consumo de potencia

La potencia utilizada en el proceso de reduccin de tamao corresponde a la potencia neta, vale decir, el diferencial entre aquella medida o calculada con el chancador operando en vaco v/s este mismo con mineral en su interior. Para esto se debe:

Energizar el chancador y encenderlo (figura 8a) Encender panel medidor PQube segn anexo (ver figura 8b) Esperar a que los valores mostrados en pantalla se estabilicen. Medir durante 1 minuto cada 5 segundos la Potencia de la pantalla. Realizar estadstica bsica: Determinar valor promedio, desviacin estndar y coeficiente de variacin, valor mximo y mnimo.

Figura 8: Panel de control chancado de mandbula Figura 9: Medidor PQube chancador de mandbula.6. PRUEBAS EXPERIMENTALES6.1. Preparacin y caracterizacin de mineral a chancar La distribucin granulomtrica afecta directamente el rendimiento del proceso de conminucin en trminos de consumo de energa, potencia y tamao de producto principalmente. De esta manera es importante la adecuada caracterizacin del mineralPara lo anterior se debe proceder: Generar con martillo de acero 15, 10 o 5 rocas entre 2 a 3 pulgadas (medir con pie de metro) de acuerdo a indicacin de encargado del laboratorio Juntar material grueso con mineral pre-chancado hasta obtener muestra de 15 Kg. Homogenizar y cuartear manualmente (inciso 3.3.1) hasta obtener una muestra representativa de 1 Kg. Tamizar muestra representativa por malla de 2 pulgadas manualmente y pesar el sobre-tamao. Tamizar bajo-tamao en ro-tap de laboratorio en 2 ciclos de 30 segundos cada uno. Pesar las masas retenidas en cada malla y el pasante final. Obtener curva de distribucin granulomtrica. Ajustar a modelos matemticos (ver seccin terica) y comparar.

6.2. Chancado del Mineral y distribucin granulomtrica Alimentar chancador con los 15 Kg de muestra original de manera tal que la alimentacin sea constante ( figura 8 y 9) Mientras se realiza el chancado medir: tiempo total y potencia de operacin (realice la medicin al menos 10 veces durante el proceso de chancado). Repetir procedimiento de acuerdo a indicaciones del encargado de laboratorio. Homogenizar y cuartear manualmente (inciso 3.3.1) hasta obtener una sub-muestra representativa de 1 Kg. Tamizar en ro-tap de laboratorio con la serie de malla 4, 6, 10, 20, 40, 70 y 100 #Ty Pesar las masas retenidas en cada malla y el pasante final. Obtener curva de distribucin granulomtrica. Ajustar curva a modelos matemticos (ver seccin terica) y comparar. Calcular Razn de reduccin, Potencia Neta, CEE Obtener curvas de CEE v/s y CEE v/s Razn de reduccin.

Figura 10: Vista latera chancador de Mandbula Figura 11: Superior de zona de alimentacin chancador de Mandbula. Nota: Los valores calculados de Razn de reduccin, consumo de potencia neta y de energa especfica deben ser entregados en los grupos con tal de disponer con la informacin necesaria para generar las curvas solicitadas.

7. REFERENCIAS Metso Minerals. Conocimientos Bsicos en el procesamiento de Minerales, Tercera Edicin Espaol, 2011.

Gupta, D. S. Yan. Mineral processing design and operation, Australia 2006.

Videla. Conceptos bsicos e introduccin a la reduccin de tamao Chancado & Molienda, Pontificia Universidad Catlica de Chile, 2015.

IMPORTANTE:

Mximo 12 pginas en el informe de Laboratorio

Los datos debern ser entregados al mail: rbmorale@uc.cl en un archivo Excel que se les enviar por mail, que lleve el siguiente nombre: IMM2023_Lab2_Grupo XX YY. XX e YY sern los nmeros de los grupos que conformen el equipo de 4 personas que realicen la experiencia. Se da plazo hasta 48 horas despus de haber realizado el laboratorio para enviar el mail. En caso de no cumplir con estas indicaciones (nombre de archivo, formato o plazo) se descontarn 5 dcimas de la nota del informe.

8. ANEXO

Figura 12: Operacin y configuracin del sistema PQube1