Descripción
La molienda es una operación que permite la reducción del tamaño de la materia hasta tener una granulometría final deseada, mediante los diversos aparatos que trabajan por choques, aplastamiento o desgaste.
En esta operación de molienda, es donde se realiza la verdadera liberación de los minerales valiosos y se encuentra en condiciones de ser separados de sus acompañantes. Por lo general, la molienda está precedida de una sección de trituración y por lo tanto, la granulometría de los minerales que entran a la sección molienda es casi uniforme.
La molienda se puede dar de 2 tipos, molienda en seco y molienda en húmedo (la más usual).
Molienda en seco, se caracteriza por:
- Generar más finos.
- Produce un menor desgaste de los revestimientos (forros) y medios de molienda (bolas).
- Casi siempre se emplea en casos excepcionales, tales como en molienda de minerales solubles, cemento, sal y otros minerales industriales empleados en la industria química.
Molienda en húmedo, se caracteriza por:
- Tiene menor consumo de energía por tonelada de mineral tratada, haciendo que la molienda sea más eficiente.
- Logra una mejor capacidad del equipo.
- Minimiza problemas del polvo y del ruido, mejorando las condiciones ambientales de trabajo.
- Posibilita el uso de ciclones, espirales, harneros para clasificar por tamaño y lograr un adecuado control del proceso.
- Posibilita el uso de técnicas simples de manejo y transporte de la corriente de interés en equipos como bombas, cañerías, canaletas, etc
Zonas del interior de un molino
Los molinos son grandes cilindros que giran sobre su eje y en su interior existe una mezcla del material a moler junto con cuerpos moledores. Según sea la característica de estos cuerpos molturadores, cilindros metálicos (barras metálicas con una longitud muy superior al diámetros), bolas metálicas o de fundición, trozos gruesos del propio mineral a moler, compuestos de sílice o mezcla de componentes, así se puede denominar el molino.
La acción principal en el interior de un molino es la abrasión o atrición que se produce porque al girar el cilindro, la masa que está en su interior se desplaza sobre si misma produciendo un gran roce entre las partículas y de estas con los elementos molturadores.
No es despreciable el efecto de impacto, función de la velocidad de rotación, de los cuerpos cuando son lanzados o por su caída en cascada o catarata por el efecto de giro y desplazamiento de masas.
El tiempo de residencia viene afectado por el tamaño del cilindro, volumen útil, y el caudal circulado por lo que la variación del caudal es una forma de regulación granulométrica y de adaptación del molino a necesidades cambiantes.
Dentro de un molino, tanto de barras como de bolas, se pueden definir diferentes zonas según el grado de llenado y la velocidad de rotación que son dos elementos fundamentales en la operación de molienda. Junto con las anteriores variables, adquiere una importancia relevante el grado de humedad del material a moler que condiciona el tipo de molienda y los resultados de la misma.
Se considera elementos característicos principales de funcionamiento de un molino los factores siguientes:
- Grado de llenado del molino.
- Velocidad de giro del molino.
- Humedad de los productos a moler (relación agua/sólido en los productos de la alimentación).
Elementos de un molino
Las partes fundamentales de un molino son:
- Coraza: para exterior resistente, normalmente de forma cilíndrica, a la que van ancladas los revestimientos interiores.
- Cabezas laterales: superficies circulares con ligeras curvaturas, que deben soportar fuertes esfuerzos. Por la zona axial se introduce el mineral, boca de carga, y por la axial o un lateral de la parte opuesta se extrae la molienda.
- Boca de carga y su opuesta boca de descarga o salida: aberturas axiales donde se ubican los rodamientos. La carga se puede efectuar por alguna de los procedimientos siguientes: _Admisión directa: normalmente un tubo acoplada a la boca de entrada.
La alimentación viene impulsada por una bomba o un ventilador.
_Alimentador de cuchara: simple a doble, alimenta al molino y tiene un efecto de elevación de la carga. Normalmente se utiliza con clasificadores de tornillo o racletas en los circuitos cerrados.
- Rodamientos: piezas que facilita el movimiento de giro, disminuyen los rozamientos, y que deben estar debidamente protegidos contra el polvo, mediante carcasas estancas.
- Bancadas: de construcción robusta, hormigón armado, deben soportar los esfuerzos y la carga del molino.
- Piñón de ataque (o sistema da accionamiento): debidamente protegido.
- Rejilla: elemento interno de clasificación, puede o no existir en determinados modelos o instalaciones.
- Blindajes o protecciones interiores: de diferentes materiales y formas, tiene la misión de proteger la carcasa del molino, ayudar al efecto de molienda y facilitar la disminución del ruido, entre otros.
- Rejilla de salida: en determinadas instalaciones y para no dañar los clasificadores se instalan, en la boca de descarga, rejillas para impedir la entrada en el clasificador de cuerpos grandes o intriturables.
TIPOS DE MOLINOS
- Molinos de martillos e impactos
Todos estos molinos contienen un rotor que gira a gran velocidad en el interior de una coraza cilíndrica por lo general el eje es horizontal. La alimentación entra por la parte superior de la coraza, se trocea y cae a través de una abertura situada en el fondo. En un molino de martillos, las partículas se rompen por una serie de martillos giratorios acoplados a un disco rotor. Una partícula de alimentación que entra en la zona de molienda no puede salir sin ser golpeada por los martillos.
Se rompe en pedazos, que se proyectan contra la placa yunque estacionaria situada dentro de la coraza, rompiéndose todavía en fragmentos más pequeños. Éstos a su vez son pulverizados por los martillos y son impulsados a través de una rejilla o un tamiz que cubre la abertura de descarga.
Los molinos de martillo pulverizan casi cualquier producto: sólidos fibrosos duros como corteza de un árbol o piel, virutas de acero, pastas húmedas blandas, arcilla viscosa y roca dura.
- Molinos de rodillo
En los molinos de rodillo los sólidos son captados y triturados entre rodillos cilíndricos verticales y un anillo de yunque estacionario. Los rodillos giran a velocidades moderadas en una trayectoria circular. Los trozos de sólidos son desplazados desde la solera del molino y llevados entre el anillo y los rodillos, donde tiene lugar la molienda. El producto es barrido fuera del molino por una corriente de aire hasta un separador – clarificador, desde el cual las partículas grandes retornan al molino para su reducción posterior. Los molinos de este tipo encuentran su principal aplicación en la molienda de piedra caliza, pegamento de cemento y carbón. Pulverizan hasta 50 toneladas/h.
- Molinos de atrición (desgaste)
En un molino de atrición, las partículas de sólidos blandos son frotadas entre las caras planas estriadas de unos discos circulares rotatorios. Los molinos de una sola carga contienen discos de piedra esmeril o roca de esmeril para la reducción de sólidos tales como yeso y talco, o bien discos metálicos para sólidos tales como madera, almidón, polvo de insecticidas y cera de carnauba.
Los discos metálicos por lo general son de acero ordinario, aunque en ocasiones es necesario utilizar discos de acero inoxidable para materiales corrosivos.
En general, se utilizan molinos de doble rotación, para productos molidos o más finos en lugar de los molinos de una sola carga, peo en el proceso la alimentación es más blanda. El aire se retira con frecuencia a través del molino para separar el producto y prevenir obstrucciones. Los discos pueden enfriarse con agua o salmuera refrigerante.
- Molinos de volteo
Una carcasa cilíndrica que gira muy lento alrededor de un eje horizontal y está llena aproximadamente hasta la mitad de su volumen con un medio sólido de molienda, constituye un molino de volteo. Los molinos de volteo resultan inadecuados para la reducción intermedia y fina de materiales abrasivos. A diferencia de los molinos descritos anteriormente, que requieren alimentación de forma continua, los molinos de volteo pueden ser tanto de forma continua o discontinua. En una máquina discontinua una cantidad medida del sólido que será molido se deposita dentro del molino a través de una abertura en la carcasa. Después la abertura se cierra y el molino se mantiene girando durante varias horas; se detiene, y el producto se descarga. En un molino continuo el sólido circula estacionariamente a través de la coraza giratoria.
- Molinos de coloides
En un molino de coloides, se utiliza el corte del fluido intenso en una corriente a alta velocidad para dispensar las partículas o gotitas de líquido a fin de formar una suspensión estable o emulsión. El tamaño final de las partículas o gotitas es por lo general menos de 5 µm. Con frecuencia hay una pequeña reducción del tamaño real en el molino; la acción principal es la disrupción de los racimos unidos o aglomerados. Jarabes, leche, purés, ungüentos, pinturas y grasas son productos típicos procesados de esta manera.
Velocidad de giro/rotación
La velocidad de rotación del molino es un parámetro de importancia tanto en el consumo como en la operación de molienda que realiza. Este giro del molino sobre su eje produce el desplazamiento de la carga, hasta que el par resistente por el peso de la carga iguala al par motor transmitido, y produce el movimiento relativo de los elementos que la componen entre sí, produciéndose la fricción, choque, etc., que produce la molienda del mineral y el desgaste de los elementos molturadores que deben ser repuestos periódicamente.
Efecto de la humedad
El mayor rendimiento de los molinos se consigue en seco, pero no absoluto, sino con una pequeña humedad (1%), que por alguna razón favorece la rotura de los granos. Si la proporción de agua sigue aumentando, el rendimiento cae rápidamente, se produce una pasta pegajosa que recubre las bolas y forros e impide los choque y la abrasión, hasta alcanzar un valor del 8%-9% donde aumenta rápidamente el rendimiento de la molienda (evaluado como nueva superficie creada) y se mantiene este rendimiento alto hasta valores de 55%-60% de sólidos en peso.
Dimensionamiento de los molinos y Potencia necesaria para su funcionamiento
Para elegir las dimensiones de un molino que pueda realizar una determinada operación de fragmentación, hay que relacionar la potencia necesaria para la molienda obtenida a través de la fórmula de Bond, que considera ya las necesidades del equipo (molino) con las correcciones y aproximaciones necesarias y determinar por otra parte, en base al método de funcionamiento de un molino, (su forma de trabajo) cual son las dimensiones y potencias para mantener un equipo de esta características en funcionamiento.
BIBLIOGRAFÍA
- McCABE, Warren. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. 6ª Ed. México: McGraw-Hill, 2002
- Universidad de Cantaria,Open Course Ware. Molienda. Obtenido 1 de junio de 2021 de: https://ocw.unican.es/pluginfile.php/693/course/section/703/8._molienda.pdf