Cálculo y elección de los equipamientos de una planta de preparación mecánica

Resumen: Este trabajo está encaminado para abordar un tema sumamente importante dentro de los que llamamos procesos tecnológicos de explotación minera, que es el Beneficio de los minerales. Acerca de este último vamos a estar hablando durante el desarrollo de este trabajo. Nuestro objetivo es elegir y calcular los equipamientos para un esquema de la preparación mecánica y del beneficio del mineral. Summary: This Project is about one of the main technologic operations in mining exploitation, the mineral processing. Our goal is exactly to calculate the equipment for the sketch mechanical preparation of the minerals.

Introducción: Las empresas industriales destinadas al tratamiento de minerales por métodos de enriquecimientos. Con el fin de extraer de ellos uno o varios productos comerciales, elevando el contenido del componente útil o reduciendo el contenido de impurezas perjudiciales. Las fábricas de preparación pueden ser clasificadas en dependencia de los procesos de concentración utilizado o bien del género de productos que se obtienen. Durante el estudio de los métodos adoptados para crear el proyecto de la fábrica de preparación, es más cómodo hacer uso de la clasificación según los procesos de enriquecimiento empleados. De acuerdo este rasgo distinguen las fábricas: de preparación mecánica (trituración, molienda), de beneficio de minerales (clasificación) y de preparación combinada (trituración y clasificación). La fábrica de preparación mecánica (por trituración) tiene como objetivo fundamental es liberar el componente útil de la ganga y reducir el tamaño de las partículas minerales bajo la acción de fuerzas externas. En cuento a la fábrica de beneficio, están destinadas a los procesos de separación de los componentes de acuerdo sus tamaños y sus propiedades físico-mecánicas. Para estudiar estos métodos es preferible conocer el esquema de preparación. El esquema de preparación de minerales es aquella representación gráfica que contiene los datos acerca de la calidad del mineral que se trata y productos que se obtienen después de su tratamiento, así como los datos sobre el régimen de preparación en diferentes operaciones, recibe el nombre de cualitativo; el esquema de concentración que contiene los datos de la cantidad de agua que se añade en las operaciones y productos individuales y sobre la cantidad de agua en productos aislados y operaciones, es llamado lodos o lamas. 1

? ? ? ? ? Problema Científico La necesidad de instalación de una planta de preparación mecánica más adecuado de un mineral en cuestión. Objeto de investigación Instalación de la planta de Preparación mecánica Hipótesis Si se conoce la característica del mineral y los procesos de preparación mecánica y beneficio entonces se podrá realizar un proyecto y establecer una planta del procesamiento de mineral en cuestión. Objetivo General Cálculo y selección los equipamientos de un esquema de preparación mecánica. Objetivos Específicos: Seleccionar el esquema de preparación mecánica más adecuado. Calcular los parámetros de la trituración y molienda. Analizar los procesos de preparación mecánica. Realizar los cálculos técnico-económicos. Estudiar las reglas de seguridad y los problema medio ambiental que traje consigo los procesos de preparación mecánica. 2

CAPITULO 1. TRITURACION Tabla1.Datos iniciales para el proyecto Q(t/d) 93,75 Dmax,(mm) 300 Dmin,(mm) 10 Humedad,(%) 10 Densidad,(g/cm3) 4,2 Dureza (Mohs) 5 ?f-0.074 79 Figura1. Esquema general de trituración 1.0 Cálculo del flujo masivo del material que se alimenta por hora. (Qt, t/h) Q ? 2250 24 ? 93,75t / h 3

? a) S 30 ? ? 1.2 Determinamos el grado total de trituración S ? D1 300 D11 10 ? 30 1.3. Elección de las variantes de los esquemas de trituración para la comparación técnico-económica S ? s1s2 s3 ; Por lo tanto: Elegimos el grado de trituración en etapas aisladas s1 ? s2 ? s ? S ? s3 ? sm ? 3 S ? 3 30 ? 3,11 Donde: Sm: es el grado medio de trituración en una etapa. Con el ciclo cerrado en la tercera etapa, el grado de trituración en las etapas primeras debe ser algo menor que Sm, mientras que el grado de trituración en la tercera etapa mayor que el grado medio de trituración en una etapa (Sm). Por esta razón, para la primera y la segunda etapas de trituración Para etapa 1 y 2 S1 ? S2 ? 2,91 Para la 3ra etapa S ? S1 ? S2 ? S3 S3 ? 2 ? 2 ? 3,55 S1 2.9 1.4. Grosor máximo convencional de los productos D5 ? D1 300 s1 2,91 ? 103.19; mm D9 ? D1 300 s1s2 2,91? 2,91 ? 35.49 ? 35; mm 4

? ? ? ? D11 10 D11 ? D1 300 s1s2 s3 2,91? 2,91? 3,55 ? 9,98 ? 10; mm 1.5. Grosor máximo de la boca de la salida de la trituradora a. iII ? D5 zII Donde: ZII=Diámetro relativo ZII: Este coeficiente se determina teniendo en cuenta el tipo de trituración, características físicas mecánicas del mineral y el porciento de humedad. Se halla en la bibliografía (K.A RAZUMOV) pág. 56, fig.8 ZII1 ? f (5%); ZII=Según la dureza del mineral. ZII=1,4 iII ? b. iIV ? D5 103,19 z II 1.4 D9 35,49 zIV 1,7 ? 73.71; mm ? 20,88; mm ZIV=Diámetro relativo de la 2da etapa de la trituradora se halla de la tabla 6 pag.58. Se interpola de acuerdo a la anchura de la boca de salida; mm (D9) y la tenacidad del mineral c. iVI ? iVI ? D11 zVI zVI 2 ? ? 5; mm ZVI=diámetro relativo de la 3ra etapa de la trituradora 5

? ? ZVI=f (D11, Tenacidad del mineral) ZVI: se halla en la tabla 7, pag59. ZVI=ZIV=1,7=2 1.6. Elección de las dimensiones de los orificios del tamiz de las cribas y la eficacia del cribado para la primera y segunda etapas de trituración EI?a ? 60 ? 70% ; Trituración grueso EI?a ? 80 ? 85% ; Trituración media y fina aI ? iII ? 73,71; mm aII ? iIV ? 20,88; mm aII ? iVI ? 5; mm Para la 1ra etapa Para la 2da etapa Para la 3ra etapa EI? aI ? 65% EII aII ? 80% EIIIaIII ? 85% 6

Figura 1.2. Esquema de trituración detallada 10. Comprobación de la correspondencia del esquema elegida de trituración y los grados de trituración que se fabrica. a) Determinación de los valores aproximados de las masas de los productos 3, 7,12 que se alimentan a la operación de trituración. Según la tabla. 8 se halla las salidas aproximadas de los productos (para la mena de dureza media): 7

Q3 ? Q1 ? ? 3 ?? Q3 ? Q4 ? ? '' ? 3 ? 75%;? 7 ? 75%;? 12 ? 140% 1.7. Balance de material Tabla 1.1. Porciento de balance de material ?3 0,75 ?7 0,75 ?12 1,35 ??Q3 ? Q1 ? ? 3 ? Q4 ? ? Q1 ? 93,75; t/h Q 3 ? 70,31; t/h NB: El flujo masivo del mineral que se alimenta a la 1ra trituradora. Q3 ? Q1 ? ? 3 Etapa No: 2 Q4 ? 79,3125; t / h Q5 ? 93,75; t / h Q6 ? 23,4375; t / h Q7 ? 70,3125; t / h NB: El flujo masivo del mineral que se alimenta a la 2da trituradora Q7 ? Q1 ? ? 7 Etapa No: 3 ?Q9 ? Q11 ? Q12 ? Q6 ? Q8 ? Q1 ? 93,75; t / h ?Q12 ? Q9 ? ? 12 ? Q1 ? ? 12 ? 126,5625; t / h ?Q13 ? Q12 ? Q11 ? 126,5625; t / h Entonces Q3 ? 70,3125; t / h ? V3 ? 16,74107143; m 3 / h Q7 ? 70,3125; t / h ? V7 ? 16,74107143; m 3 / h Q12 ? 126,5625; t / h ? V3 ? 30,133928557; m 3 / h 8

5 de b) Selección de las trituradoras. Los requisitos que se deben satisfacer las trituradoras, de acuerdo con los resultados del cálculo previo del esquema de trituración, se indican en la siguiente tabla. Tabla 1.2: Requisitos que deben satisfacer las trituradoras (para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de trituración). Etapa de trituración Índice Grosor de los trozos mayores en la alimentación, mm Anchura de la boca de salida, mm Rendimiento requerido t/h Rendimiento volumétrico m3/h Primera 300 73,7078 70,3125 16,74107 Segunda 103,1909 20,87915 70,3125 16,74107 Tercera 35,49455 126,5625 30,13393 Tabla1.3: Característica tecnológica de las quebrantadoras elegidas (para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de fragmentación) Etapa de Tipo y dimensión de Anchura de la Límites Rendimiento con las bocas trituración las trituradoras boca de regulación de la de salida previstas en el entrada, mm boca de salida, mm proyecto,m3/h Primera Trituradora de 950 25- 175 13,1-89,3 Mandíbula :CJ209 950×560 Segunda Trituradora de dos 400 10 a 30 25 cilindro con cilindro lisos: ??? 600×400 9

? ? ? ? ? ? Tercera Trituradora cónica de 135 4-35 6-31 trituración fina: CH420 Nota importante: los flujos de alimentación de las trituradoras seleccionadas varían de una capacidad a otras. Casos particulares Primera etapa de trituración, 1ra trituradora 13,1 < Qs < 89,3, 2da trituradora 14 < Qs < 25, y la 3ra trituradoras 6< Qs < 31. Calculo de los coeficientes de reservas de las trituradoras seleccionadas Primera 1 Segunda 1 Tercera 1 La expresión matemática de cálculo de los coeficientes se escribe de la siguiente manera: K1 ? K 2 ? K 3 ? Qcalculada 17 Qseleccionada 21 Qcalculada 17 Qseleccionada 21 Qcalculada 30 Qseleccionada 31 ? 0,81 ? 81% ? 0,81 ? 81% ? 0,97 ? 97% ?1 ? ? 2 ? ?1 ? Qseleccionada 21 Qcalculada 17 Qseleccionada 21 Qcalculada 17 Qseleccionada 31 Qcalculada 30 ? 1,2 ? 1,2 ? 1,03 10

Tabla 1.4 Calculo de precisado del esquema. Previamente hay que construir las características de grosor para, ? I Según la característica tipo ?d ?d ?d , bII , bIV , bVI Mena inicial ?d Producto de la trituradora de mandíbula Diámetro Salida sumaria de la Grosor de la clase, (mm): Grosor de la clase, (mm) relativo (Zn) 0,0 0,2 0,4 0,8 1,0 1,2 1,5 clase, (%) 100 87 72 40 27 16 5 ? I ? d 0 80 120 160 200 240 300 bII ? d 0 21 35 58 73 88 103 11

0 Caracteríisticas de grosor (Para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de trituración) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 bII+a BI+a 50 100 150 Descarga de la trituración fina 200 250 Descarga de la trituración media 300 350 Grafico.1. Características de grosor (Para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de trituración) 12

?74 1.8. Balance material de la planta de preparación mecánica 1.8.I) Calculo de las capacidades de los productos de la 1ra etapa de trituración Figura 1.3. Esquema de trituración de la primera etapa Q1 ? Q2 ? Q3 > Q2 ? Q1 ? ?1?74 ? E1?74 > ?1?74 ? 1 ? ?1?74 > ? ?74 ? 100 ? 74 ? ?100 ? 87? ? 87,975 80 ?1?74 ? 1 ? ?1?74 ? 1 ? 0,88 ? 0,12 > Q2 ? Q1 ? ?1 ?74 ? E1 Q2 ? 7,33 t/h Q 3 ? Q4 ? 86,42t/h Q 5 ? Q1 ? 93,75 t/h 13

?35 ?35 de la 1.8. II) Calculo de las capacidades de los productos de la 2da etapa de trituración Figura 1.4. Esquema de trituración de la segunda etapa Se define Q6 Y Q7 Q5 ? Q6 ? Q7 Q6 ? Q5 ? ?5 ? EIII Q7 ? Q8 ? Q5 ? Q6 Donde Q5 ? 95,75t / h Q6 ? 22,74t / h Q7 ? Q8 ? 71,01t / h ? ?35 5 ? 0,30 Q9 ? Q5 ? Q1 Tabla 1.5 Calculo de las capacidades de los productos de la 3da etapa de trituración. Según la característica tipo Mena inicial Producto de la trituradora de mandíbula Diámetro relativo (Zn) Salida sumaria clase, (%) Grosor de la clase, (mm): Grosor de la clase, (mm) 14

0.0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 100 80 66 40 22 11 5 0 8 12 20 27 31 35 0 3 6 11 15 19 21 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Grafico.2. Características de grosor (Para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de trituración) 15

' 1 ? ?10 ?VI ?10 ?10 ?10 ?21 ?10 ?10 ? ? ? 5 ? ? ? 5 ? ? ?10 ?10 ? ? ? ?10 ?10 ? ? ? 1 ? ?10 ? 1 0.55 ? ?VI ? 0.85 0.87 ? EV 10 ?VI 9 Q9 ? Q11 ? Q12 Q10 ? Q9 ? Q13 Q10 ? Q9 ? Q13 ? Q9 ? ( ?10 ? ?10 ) EV Donde : Q12 ? Q13 Calculo de ?9 y?VI ?9?10 ? 1 ? ?9?10 ? 1 ? (?5?10 ? ?5?21 ? ?IV10 ) Se halla ?5 , ?5 , ?IV , ?VI ? ? 5?10 ? ? ? 5? 21 10 ?35 10 35 35 21 ?35 21 35 35 ? 0,30 ? 0,085 ? 0,30 ? 0,18 Nota: ?IV Y?VI Se interpola en el gráfico ?VI10 ? 66 ? ( (66 ? 40) ? (6 ?10) (6 ?11) ) ? 0,452 ?VI10 ? 1 ? ?VI10 ? 1 ? 0,452 ? 0,55 Nota: ?IV Y?VI se interpola en el grafico ? IV10 ? 66 ? ( (80 ? 66) ? (10 ? 12) (8 ? 12) ) ? 73% ? IV101 ? 0,73 ? 0,27 ?9?10 ? 1 ? ?5?10 ? ?5? 21 ? ? IV10 ? 1 ? 0,085 ? 0,18 ? 0,27 ? 0,8664 Q10 ? Q9 ? ( ?10 ? ?10 ) ? 95,73 ? ? ? ? ? 258.39t/h EV Q13 ? Q12 ? (1 ? 1 ? ?10 ? ? ?10 ) ? Q9 Q12 ? Q13 ? Q10 ? Q9 ? 258,393 ? 95,73 ? 164,643t / h 16

– ? ? Tabla 1.6: Balance de material procesado Entrada Q1 Total Salida Q11' Q11" Total(t/h) Total (%) t/h 93,75 93,75 21.52 72.23 93,75 100 % 100 100 22.95 77.05 100 NB: Resumen del diagnóstico de los cálculos y selección de las trituradoras En el proceso de preparación mecánica de mineral Diámetro Máximo :Dmax=300mm Flujo máximo que se alimenta al primero triturador: Q1=93,95 t/h; Q3=86.42t/h ? Tabla 1.7: Requisitos que deben satisfacer las trituradoras (para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de trituración). Índice Etapa de trituración Primera Segunda Tercera Grosor de los trozos mayores en la alimentación, mm Anchura de la boca de salida, mm Rendimiento requerido t/h Rendimiento volumétrico m3/h 300 74 86 21 103 21 71 17 35 5 165 39 Tabla1.8: Característica tecnológica de las quebrantadoras elegidas (para el ejemplo de elección y cálculo del esquema de fragmentación) 17

de ? ? ? ? ? ? Etapa Límites de Anchura de la regulación de la Rendimiento con las bocas trituraci ón Tipo y dimensión de las trituradoras boca de entrada, mm boca de salida, mm de salida previstas en el proyecto,m3/h Trituradora de Mandíbula 4×6 Primera m:???4×6 400 30 – 80 25 Trituradora de dos Segund cilindro con cilindro a lisos:??? 600×400 600 10 a 30 21 Trituradora cónica de trituración fina: Tercera KM?1200T 1200 3 a 12 50 Cálculo de los coeficientes de carga y los coeficientes de reservas K1 ? K 2 ? K 3 ? Qcalculada 21 Qseleccionada 25 Qcalculada 17 Qseleccionada 21 Qcalculada 39 Qseleccionada 50 ? 0,82 ? 82% ? 0,81 ? 81% ? 0,78 ? 78% ?1 ? ? 2 ? ?1 ? Qseleccionada 25 Qcalculada 21 Qseleccionada 21 Qcalculada 17 Qseleccionada 50 Qcalculada 39 ? 1,2 ? 1,2 ? 1,3 18

? ? 1.9 Cálculo del cribado 1.9.I) Elección de las dimensiones de los orificios del tamiz de las cribas y la eficacia del cribado para la primera y segunda etapas de trituración Para el cribado previo la dimensión de los orificios del tamiz se toma en los límites de a. Si la trituradora resulta poco cargada, la dimensión de los orificios se toma igual o un poco mayor que, mientras que si la trituradora está sobrecargada, igual o un poco menor que. Según los datos prácticos, la correlación entre las dimensiones de los orificios de las cribas y la anchura de salida de las trituradoras es aproximadamente igual a: para la trituradora gruesa 1, para la media, 1.5 -1.8, para la fina 2 – 3. Para el cribado de gruesos en cribas de barrotes, el valor de la eficacia del cribado se toma en los límites del 60 – 70 %, en tanto que para el cribado previo de medios y finos, en los límites del 80 – 85 % (al instalar cribas vibratorias). Para el esquema que calculamos, se toma: EI?a ? 60 ? 70% ; Trituración grueso EI?a ? 80 ? 85% ; Trituración media y fina aI ? iII ? 73,71; mm aII ? iIV ? 20,88; mm aIII ? iVI ? 5; mm Para la 1ra etapa Para la 2da etapa Para la 3ra etapa EI? aI ? 65% EII aII ? 80% EIIIaIII ? 85% 1.9. II) Para la criba de la primera etapa Cuando el contenido en el material de alimentación de granos mayores que las dimensiones de los agujeros del tamiz, es decir +73,71 mm. ß +73,71= 87% en la fig.2. 19

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