Informe de Laboratorio N 2 Eficiencia de caracterización en un Harnero piloto

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1 UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MINAS Informe de Laboratorio N 2 Eficiencia de caracterización en un Harnero piloto ALUMNO: CAROL SHAND MORALES PROFESOR: ALDO CASALI B. PROFESOR AUXILIAR: EMILIO CASTILLO D. AYUDANTE LABORATORIO: BASTIAN RUDLOFF S. GRUPO LABORATORIO: GB1

2 Índice A.- RESUMEN... 2 B.- INTRODUCCION... 3 C.- ANTECEDENTES... 4 D.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL... 5 Etapa I Etapa II... 5 Etapa III... 6 E.- RESULTADOS EXPERIMENTALES... 7 Etapa I Etapa II... 7 Etapa III... 8 F.- CALCULOS... 9 Etapa I Etapa II Etapa III G.- DISCUSION Y CONCLUSIONES H.- BIBLIOGRAFIA

3 A.- RESUMEN Se realizó 1 sesión en la que se completaron con éxito las tres etapas en las que consistía el laboratorio, y las cuales permitieron cumplir los objetivos. Las tres etapas se detallan a continuación: Etapa 1.- Análisis Granulométrico de Alimentación Etapa 2.- Harneo Continuo Etapa 3.- Análisis Granulométrico de Productos Se logró encontrar un modelo que representa con un alto grado de confiabilidad la distribución granulométrica en el proceso de harneo manual con harneros de cajón, pero lamentablemente este método de análisis no es confiable por la falta de datos de experiencia de laboratorio. 2

4 B.- INTRODUCCIO N El siguiente informe pretende dar a conocer los resultados obtenidos tras la realización de las diversas experiencias en el segundo Laboratorio de Procesos Mineralúrgicos. En este laboratorio se busca conocer la eficiencia de harneo, total y por mallas utilizando un harnero piloto y empleando muestreo y análisis granulométrico tanto manual con cajones como en Ro-Tap con tamices. El objetivo de este laboratorio es establecer los parámtros de operación de un harnero en régimen continuo. Teniendo en cuenta el objetivo de la experiencia en el laboratorio, se realizó una sesión en la que se completaron con éxito las tres etapas en las que consistía el laboratorio, y las cuales permitieron cumplir los objetivos. Las tres etapas se detallan a continuación: Etapa 1.- Análisis Granulométrico de Alimentación Etapa 2.- Harneo Continuo Etapa 3.- Análisis Granulométrico de Productos Se espera comparar los resultados obtenidos mediante 2 tipos de harneo: Harneo Manual y Harneo Continuo. El harneo manual consiste en obtener la granulometría de una muestra (obtenida utilizando el cortador rotatorio) utilizando harneros de cajón y tamices. Por otra parte, el harneo continuo utiliza un harnero piloto que es alimentado con una carga chancada previamente, para luego realizar análisis granulométrico al sobre y bajo-tamaño utilizando el mismo procedimiento que en el harneo manual, cajones y tamices. 3

5 C.- ANTECEDENTES La clasificación de tamaños es la operación de separación de partículas sólidas homogéneas de tamaño o peso, el cual se puede realizar de diversas formas y a través de distinta maquinaria, tales como harneros o hidroclones. Este proceso es asociado normalmente a la separación por tamaño, sin embargo, en la separación directa existen otros aspectos tales como la densidad, el factor de forma y el enceguecimiento los cuales afectan el proceso El proceso de clasificación por tamaño casi siempre entrega dos fracciones del producto distintas, explícitamente: - Una fracción integrada mayoritariamente por partículas finas, que recibe el nombre de bajo tamaño. - Otra fracción, integrada minoritariamente de partículas gruesas, que recibe el nombre de sobre tamaño. El harneo es una operación de clasificación dimensional de granos sobre una superficie perforada que dejan pasar los granos de dimensiones inferiores a las dimensiones de la perforación, mientras que los granos de dimensiones superiores son rechazados y evacuados separadamente. Idealmente las partículas mayores que las aberturas son retenidas sobre la superficie, mientras que las partículas menores pasan a través de las aberturas. En el caso del harneado se obtienen dos fracciones una que contiene las partículas mayores a un cierto tamaño (gruesos), denominado tamaño de corte, y otra que contiene a las partículas de tamaño menor (finos). Para lo anterior, el harneado se realiza sobre una superficie perforada (malla) de tal manera que las partículas cuyo tamaño es inferior al de la abertura pasan a través de ella, mientras que los de tamaño mayor son rechazados y evacuados, haciéndolos ingresar nuevamente al circuito de chancado. 4

6 D.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Etapa I. Análisis Granulométrico de alimentación 1. Se alimenta al cortador giratorio todo el material chancado. Después que la muestra se ha dividido, se eligen 3 recipientes del cortador al azar. Se pesan las muestras. 2. Se ordenan los harneros de cajón de forma decreciente, colocando un fondo. 3. Se echan las muestras pesadas sobre los harneros. El sistema se agita por unos minutos para clasificar por tamaño. 4. Se vierten la cantidad de mineral de cada harnero sobre un recipiente, revisando que aquellos fragmentos que están atrapados en las aberturas pasan o no por la red. Luego cada peso retenido por los harneros se pesa. Equipo: Mineral Chancado - aproximadamente Set de harneros de cajón:,,,, y fondo Recipientes para muestrear Cortador rotatorio Balanza Etapa II. Harneo Continuo 1. Se pesan 6 bandejas y se marcan para identificarlas. 2. Se eligen 6 recipientes del cortador al azar, para alimentar al harnero piloto. 3. Después de unos minutos que se hace funcionar el harnero, se toman 2 recipientes, recibiendo en uno el sobre-tamaño de la malla y en el otro el bajo-tamaño. 4. Por 20 segundos se recibe mineral en las bandejas. Luego se repite el procedimiento para los 2 pares de bandejas restantes. 5. Cada par de bandejas que hayan sido usadas al mismo tiempo se pesan con el mineral en ellas. Se juntan los 3 sobre-tamaños y los 3 bajo-tamaños entre ellos. 6. Se debe calcular el flujo promedio (de los 3 muestreos) de sobre-tamaño y de bajo-tamaño (la alimentación sale de la suma de ambos), como en unidades apropiadas. 5

7 Equipo: Cortador giratorio Harnero piloto con malla de Balanza Cronómetro Bandejas Etapa III. Análisis Granulométrico de Productos 1. Se pesa todo el sobre-tamaño combinado de las 3 bandejas. 2. La muestra del sobre-tamaño se dispone sobre los harneros de cajón ya ordenados. Luego, estos se agitan por unos minutos para clasificar por tamaño. 3. Se repite el mismo procedimiento de análisis detallado en la etapa I, con los harneros de cajón. 4. Se pesan todos los tamices y el fondo. 5. Se agrega la muestra que queda en el fondo en el tamiz superior y se agitan por 12 minutos en el Ro-Tap. 6. Se pesan los tamices con el mineral que quedó en cada uno. 7. Se pesa todo el bajo-tamaño combinado de las 3 bandejas. 8. La muestra del bajo-tamaño se dispone sobre los harneros de cajón ya ordenados. Luego, estos se agitan por unos minutos para clasificar por tamaño. 9. Se repiten los pasos del 5 al Con los pesos de sobre-tamaño y bajo-tamaño y ambos pesos sumados, junto con las distribuciones granulométricas de ambos productos, se debe calcular la granulometría de la alimentación a la prueba, para luego compararla con la determinada experimentalmente en la etapa I. 6

8 E.- RESULTADOS EXPERIMENTALES Etapa I. Tabla E.1. Pesos 3 muestras de cortador rotatorio. Muestra Peso Recipiente [kg] Peso muestra + Peso muestra Recipiente [kg] [kg] 1 2,25 7,26 5,01 2 2,245 7,2 4, ,25 7,37 5,12 Tabla E.2. Pesos Retenidos por Harneo Manual Cajón [N ] Abertura [mm] Peso + Bandeja * [kg] Peso muestra [kg] 5/8 15,88 7,335 6,77 9/16 14,29 1,72 1,155 1/2 12,70 1,2 0,635 3/8 9,53 2,135 1,57 1/4 6,35 2,205 1,64 Fondo -6,35 3,703 3,138 Etapa II. Tabla E.3. Pesos Bandejas Bandeja [N ] Peso [gr] 1 0, , , , , ,525 * 0,565 7

9 Tabla E.4. Pesos Sobre y Bajo-Tamaño de Harneo Continuo. Medida Bajo-Tamaño [kg] Sobre-Tamaño [kg] Bandeja 1 1,215 2, ,075 2, ,18 2, Etapa III. Tabla E.5. Pesos retenidos por Harneo Manual. Cajón [N ] Abertura [mm] Peso + Bandeja Medición[kg] Peso muestra [kg] 5/8 15,88 3,32 2,755 9/16 14,29 1,15 0,585 1/2 12,70 0,82 0,255 3/8 9,53 1,275 0,71 1/4 6,35 1,6 1,035 Fondo -6,35 0,865 0,3 Tabla E.6. Pesos retenidos Sobre-Tamaño y Bajo-Tamaño en tamices Tamiz [#] Abertura Peso Bajo-Tamaño Peso Sobre-Tamaño Peso [µm] + Tamiz[gr] + Tamiz [gr] Tamiz [gr] ,5 952,5 357, ,1 503, ,4 1117, ,5 926,6 664, ,8 854,1 662, ,1 592,9 405, ,5 760,6 602,2-30 (Fondo) ,2 1186,1 367,1 8

10 Fu[%] F.- CA LCULOS Y RESULTADOS FINALES Etapa I. Tabla F.1 Granulometría del mineral 1 Abertura [µm] [ ] [ ] ,52% 45,48% ,30% 36,18% ,11% 31,07% ,64% 18,43% ,21% 5,22% ,70% 0,52% ,48% 0,03% ,01% 0,02% ,00% 0,02% ,00% 0,02% 850 0,00% 0,02% 600 0,01% 0,01% 0 0,01% 0,00% Granulometría Harneo Manual 100,00% 10,00% ,00% 0,10% 0,01% 0,00% Apertura [µm] Series1 Figura F.1 Granulometría Harneo Manual 1 Se utilizaron datos de laboratorios pasados para completar esta tabla, ya que en el laboratorio no se realizó el tamizaje del fondo del harnero de cajones. 9

11 Fu[%] Observando el gráfico de granulometría de harneo manual, se espera que el modelo que mejor lo represente es el de Rosin-Rammler. Modelo Rosin-Rammler ( ) ( ( ( ) ) ) Modelo Rosin Rammler 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Apertura [µm] Figura F.2 Modelo Rosin-Rammler Etapa II. Tabla F.2 Mineral Bajo y Sobre-Tamaño y Flujos Medida Bajo-Tamaño [kg] Sobre-Tamaño [kg] Flujo [gr/seg] 1 0,69 2,005 34,5 100,25 2 0,53 2,14 26, ,65 1,515 32,5 75,75 Total 1,87 5,66 93,

12 Luego tenemos los flujos siguientes: [ ] [ ] [ ] Etapa III. Tabla F.3 Peso Mineral Bajo-Tamaño Tamiz [#] Abertura [µm] Peso Bajo-Tamaño [gr] , , , , , , ,4-30 (Fondo) Tabla F.4 Granulometría del mineral sobre-tamaño Abertura [µm] [ ] [ ] ,55% 71,45% ,06% 65,38% ,64% 62,74% ,36% 55,38% ,73% 44,65% ,71% 40,94% ,22% 35,72% ,71% 28,01% ,89% 21,12% ,87% 14,25% 850 4,21% 10,05% 600 6,24% 3,80% ,80% 0,00% 11

13 Tabla F.5 Granulometría del mineral bajo-tamaño Abertura [mm] [ ] [ ] Utilizando ahora la relación: 15,88 0% 0% 14,29 0% 0% 12,70 0% 0% 9,53 0% 0% 6,35 0% 0% 4,76 89,76% 10,24% 3,35 7,91% 2,33% 2,36 0,46% 1,87% 1,7 0,20% 1,67% 1,18 0,13% 1,54% 0,85 0,10% 1,44% 0,6 0,10% 1,35% -0,6 1,35% 0,00% ( ) Tabla F.6 Granulometría de la alimentación Abertura [mm] [ ] [ ] 15,88 21,46% 78,54% 14,29 4,56% 73,98% 12,70 1,98% 72,00% 9,53 5,53% 66,47% 6,35 8,07% 58,40% 4,76 25,08% 33,32% 3,35 5,89% 27,44% 2,36 5,91% 21,53% 1,7 5,23% 16,30% 1,18 5,20% 11,10% 0,85 3,19% 7,91% 0,6 4,72% 3,20% -0,6 3,19% 0,00% 12

14 Con los datos de los flujos la eficiencia global del harnero es: ( ) Y por último la eficiencia por tamaño se calcula con la siguiente fórmula: Tabla F.7 Granulometría de la alimentación Abertura [mm] [ ] 15,88 0,00% 14,29 0,00% 12,70 0,00% 9,53 0,00% 6,35 0,00% 4,76 5,59% 3,35 0,12% 2,36 0,01% 1,7 0,00% 1,18 0,00% 0,85 0,00% 0,6 0,00% -0,6 0,01% 13

15 G.- DISCUSIO N Y CONCLUSIONES Se concluye que el harneo continuo es menos eficiente que el manual, pero es más rápido porque solamente mueve el mineral. Además es importante considerar los errores relacionados a los datos. Los principales debido a perdidas de finos y por trasvasije de mineral para ser pesado. La principal diferencia entre harneros, se da principalmente para el tamaño ¼, que corresponde al tamaño de abertura del harnero. Este valor es importante, ya que la fracción retenida acumulada para este tamaño es el que influye en la eficiencia del harnero. Para el caso en que se hace manualmente se debe buscar el ajuste en cada mineral para comprobar que realmente no pase por la malla, probando con distintas posiciones según la forma del mineral lo que hace este procedimiento largo y tedioso pero sumamente efectivo. En cambio, para el caso del harneo continuo si bien es cierto es menos eficiente, pero es más rápido porque sólo mueve el mineral y puede que por azar encuentre la posición preferencial para atravesar la malla lo que en la realidad muy pocas veces ocurre. 14

16 H.- BIBLIOGRAFI A 1. CÁRCAMO, Hugo. Operaciones Mecánicas-Apunte para alumnos de Ingeniería Metalúrgica. Universidad Católica del Norte; CASALI, Aldo. Apunte de Fundamentos de Procesos Mineralúrgicos. Universidad de Chile; WILLS, Barry. Mineral Processing Technology. Pergamon Press; MULAR, A. et al. Mineral Processing Plant Design. SME-AIME;