Desarrollo de soluciones de medios de molienda según la dureza del mineral, el tipo de molino y el coste

La selección de medios de molienda debe comenzar con la tarea de rotura dentro del molino, no con un grado de bola preferido ni con un precio de compra. La dureza del mineral, el tamaño de alimentación, la textura mineral, la geometría del molino, la velocidad de operación, las condiciones de la pulpa y el tamaño objetivo del producto influyen en si los medios transfieren energía eficientemente o se consumen sin producir la molienda requerida.

Un programa de medios viable conecta tres cuestiones: cuánta energía de impacto se necesita para romper las partículas competentes más grandes, cuánto contacto superficial se requiere para terminar la fracción más fina y con qué rapidez se desgastarán los medios bajo la química real del mineral y de la pulpa. Cuando estas cuestiones se consideran por separado, una opción de menor costo puede parecer atractiva, pero aumentar el consumo de medios, reducir el rendimiento o producir una molienda inestable.

Comience por el comportamiento de rotura del mineral

La dureza del mineral no es un valor único. La competencia puede variar entre bancos, litologías y zonas mineralizadas, mientras que un cuerpo mineral con un resultado de dureza global similar puede romperse de forma muy diferente debido a los patrones de fractura, los límites de grano, la humedad o la ganga abrasiva. Por lo tanto, una elección de medios basada únicamente en una clasificación de dureza de laboratorio puede no reflejar la carga que el molino realmente recibe.

Para una alimentación gruesa y competente, los medios más grandes conservan suficiente masa para proporcionar el impacto necesario para la fractura inicial. Si la carga está dominada por bolas pequeñas, el molino puede hacer circular partículas gruesas durante demasiado tiempo. Esto suele manifestarse como un problema de rendimiento; sin embargo, la limitación puede ser una energía de impacto insuficiente y no una potencia inadecuada del motor.

En el otro extremo del circuito, unos medios excesivamente grandes reducen el número de puntos de contacto disponibles para la molienda fina. El resultado puede ser una tasa satisfactoria de rotura gruesa, pero una distribución amplia del tamaño de producto, con partículas finas que permanecen por encima del tamaño de corte deseado. A menudo es necesaria una carga mixta porque el mineral que entra en una etapa secundaria o de remolienda rara vez consta de un tamaño de partícula uniforme.

La abrasividad requiere atención por separado. Un material duro, angular y con contenido de sílice puede desgastar los medios por abrasión incluso cuando la rotura por impacto es moderada. A la inversa, un mineral con alta demanda de impacto puede favorecer el desprendimiento o la rotura si los medios carecen de tenacidad adecuada. Las observaciones de desgaste deben distinguir la pérdida gradual de diámetro de las grietas, el descascarillado y la fractura irregular. Estos mecanismos apuntan a correcciones diferentes; tratar todo el consumo como desgaste ordinario puede conducir a una especificación incorrecta de grado de material o tratamiento térmico.

Adecúe la forma de los medios al molino y a la aplicación

El tipo de molino determina cómo llega la energía a las partículas. En un molino de barras, el contacto lineal y el movimiento de las barras largas se adaptan a una alimentación relativamente gruesa y pueden limitar el exceso de finos en determinadas aplicaciones. La longitud, rectitud y patrón de desgaste de las barras son importantes porque las barras dobladas o enredadas alteran el movimiento de la carga y reducen la uniformidad de la molienda.

Los molinos de bolas utilizan movimientos en cascada y de catarata para combinar impacto y abrasión. La selección del diámetro de bola debe reflejar el tamaño máximo de alimentación, el diámetro del molino, la velocidad de rotación, el volumen de carga y el tamaño de descarga requerido. Una alimentación que contiene ocasionalmente fragmentos sobredimensionados puede requerir una proporción controlada de bolas más grandes incluso cuando la especificación nominal de alimentación sugiere un tamaño máximo menor. Ignorar la cola gruesa de la distribución de alimentación suele provocar sobrecargas intermitentes y un rendimiento fluctuante de los ciclones aguas abajo.

Los cylpebs ofrecen una relación diferente entre superficie y masa, y suelen considerarse cuando la molienda fina es la función dominante. Su uso debe evaluarse frente al diseño del molino y al comportamiento de la carga, en lugar de asumir que son un sustituto directo de las bolas. Una forma de medio que mejora el contacto con partículas finas puede ser menos efectiva cuando sigue siendo necesaria una rotura sustancial por impacto.

Para aplicaciones de molinos de bolas con un amplio rango de alimentación, las bolas de acero laminadas en caliente están disponibles en diámetros de 20 mm a 150 mm. Este rango permite diseñar una carga basada en las etapas reales de rotura dentro del molino, en lugar de obligar a un único diámetro a realizar todas las tareas. El rango de tamaños seleccionado debe seguir alineándose con el perfil de los revestimientos, el estado de los elevadores y la velocidad de operación que determina la trayectoria.

La dureza solo es útil cuando se interpreta junto con la tenacidad y el perfil de desgaste

La dureza superficial es un parámetro de evaluación significativo, pero no describe por completo el rendimiento de los medios de molienda. Una superficie dura puede resistir la abrasión, mientras que una estructura interna débil puede hacer que las bolas más grandes sean vulnerables al daño por impacto. Esta distinción adquiere mayor importancia a medida que aumenta el diámetro de la bola, ya que las piezas más grandes experimentan fuerzas de colisión más elevadas. Por lo tanto, una especificación debe considerar la distribución de dureza, la tenacidad al impacto, el control de la microestructura y la uniformidad del proceso de tratamiento térmico.

El diámetro también cambia la forma en que debe interpretarse un valor de dureza. Una bola más grande posee una mayor masa térmica durante el tratamiento térmico, por lo que una medición superficial por sí sola no establece si las propiedades requeridas se extienden suficientemente por debajo de la superficie. Para aplicaciones exigentes de molienda gruesa, solicite evidencia de que los controles de producción tienen en cuenta el comportamiento de endurecimiento dependiente del tamaño, en lugar de aplicar la misma expectativa a todos los diámetros.

La composición química respalda estas propiedades, pero no debe considerarse un sistema de clasificación independiente. El carbono, el cromo, el manganeso, el silicio y las adiciones de aleación interactúan con la laminación, el temple y el revenido. Un grado que contiene cromo puede ofrecer mayor resistencia al desgaste en una condición abrasiva, mientras que otro grado con mejor tenacidad puede ser más adecuado en una sección del circuito de alto impacto. La comparación correcta es el rendimiento bajo la condición de operación, no la denominación nominal de la aleación.

Calcule el costo total en torno al consumo y la estabilidad de producción

El costo relevante no es simplemente el precio entregado por tonelada de medios. Una comparación completa incluye el consumo de medios por tonelada de mineral, el efecto sobre el rendimiento, la demanda energética, el desgaste de los revestimientos, la carga de las cribas o ciclones, los requisitos de inventario y las paradas asociadas a la gestión de la carga. Un precio inicial más bajo pierde su ventaja cuando aumenta la frecuencia de reemplazo o una distribución de tamaños inconsistente altera el circuito de molienda.

El desgaste de los medios también modifica el rendimiento del molino con el tiempo. A medida que las bolas se vuelven más pequeñas, aumenta la superficie total, pero disminuye la capacidad de impacto. Si se realizan adiciones sin una distribución de tamaños planificada, la carga puede desplazarse hacia medios finos y perder gradualmente su capacidad de romper nueva alimentación gruesa. Por el contrario, añadir solo bolas grandes puede desplazar los medios pequeños necesarios para la molienda de acabado. El programa de adiciones debe conservar la mezcla de carga prevista, no limitarse a restablecer el tonelaje total.

Utilice una prueba controlada en lugar de un simple reemplazo

Una prueba útil comienza registrando una línea base estable: mezcla de mineral, distribución del tamaño de alimentación, rendimiento, potencia del molino, carga circulante cuando corresponda, tamaño de producto, adiciones de medios y estado de los revestimientos. Los medios de prueba deben introducirse después en una mezcla de tamaños definida, mientras se evitan otros cambios operativos importantes. Cambiar al mismo tiempo los medios, la mezcla de alimentación, los ajustes del ciclón y la densidad del molino hace que el resultado sea difícil de interpretar.

El muestreo debe extenderse más allá de un solo turno, ya que la variación del mineral y la dinámica de la carga pueden ocultar el efecto de un cambio de medios. Inspeccione los medios retenidos después de un tiempo de residencia suficiente para identificar si se desgastan uniformemente, se aplanan, se agrietan o desarrollan defectos superficiales. Compare los medios consumidos con las toneladas procesadas y la calidad de molienda, teniendo en cuenta las interrupciones operativas que puedan distorsionar las cifras.

Las soluciones de medios de molienda se vuelven duraderas cuando el diseño de la carga se trata como una variable operativa controlada. El comportamiento del mineral define la demanda de rotura, el tipo de molino define el entorno energético y el costo total está determinado por la interacción entre la tasa de desgaste y la respuesta de producción. Un programa de medios que se revisa a medida que cambian las condiciones de alimentación, los revestimientos y los objetivos de rendimiento es más fiable que una especificación fija de compra de grado y tamaño.