PRÁCTICA 5 MOLIENDA Y TAMIZADO

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1 PRÁCTICA 5 MOLIENDA Y TAMIZADO Objetivo Realizar el análisis granulométrico de una muestra para determinar la influencia de las variables típicas sobre los parámetros más importantes en los procesos de molienda y tamizado. Introducción La molienda es una operación unitaria que, a pesar de implicar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamaño de partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez afectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras cosas. Considerando lo anterior, el conocimiento de la granulometría para determinado material es de importancia, consecuentemente. Teoría Molienda La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de la partículas de una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado. Las principales clases de máquinas para molienda son: A) Trituradores (Gruesos y Finos). 1. Triturador de Quijadas. 2. Triturador Giratorio. 3. Triturador de Rodillos. B) Molinos (Intermedios y Finos). 1. Molino de Martillos. 2. Molino de Rodillos de Compresión. a) Molino de Tazón. b) Molino de Rodillos. 3. Molinos de Fricción. 4. Molinos Revolvedores. a) Molinos de Barras. b) Molinos de Bolas. c) Molinos de Tubo. C) Molinos Ultrafinos. 1. Molinos de Martillos con Clasificación Interna. 2. Molinos de Flujo Energético. 3. Molinos Agitadores. D) Molinos Cortadores y Cortadores de Cuchillas. La operación de molienda se realiza en varias etapas: Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 32

2 La primera etapa consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño. Para ello se utilizan los trituradores o molinos primarios. Los más utilizados son: el de martillos, muy común en la industria cementera, y el de mandíbulas. Los trituradores de quijadas o molinos de mandíbulas se dividen en tres grupos principales: Blake, Dodge y excéntricos. La alimentación se recibe entre las mandíbulas que forman una "V". Una de las mandíbulas es fija, y la otra tiene un movimiento alternativo en un plano horizontal. Está seccionado por una excéntrica, de modo que aplica un gran esfuerzo de compresión sobre los trozos atrapados en las mandíbulas. La posición inclinada de la quijada móvil determina una obstrucción al material por triturarse cuanto más abajo se encuentre éste, de tal forma que el material se va acercando a la boca donde es triturado. La abertura de la boca puede ser regulada y con esto poder tener variaciones en la granulometría obtenida de este triturador. La segunda etapa sirve para reducir el tamaño con más control, manejándose tamaños intermedios y finos. Para esta etapa el molino más empleado en la industria es el molino de bolas. El molino de bolas o de guijarros lleva a cabo la mayor parte de la reducción por impacto. Cuando éste gira sobre su propio eje, provoca que las bolas caigan en cascada desde la altura máxima del molino. Esta acción causa un golpeteo sobre el material a moler; además de un buen mezclado del material. De esta manera la molienda es uniforme. El molino de bolas a escala industrial trabaja con flujo continuo teniendo dos cámaras en su interior; la primera contiene bolas grandes de dos a tres pulgadas de diámetro, mientras la segunda tendrá bolas de 1 a 1 1/2 pulgadas. Estos molinos generalmente trabajan en circuito cerrado. Tamizado La separación de materiales sólidos por su tamaño es importante para la producción de diferentes productos (ej. arenas sílicas). Además de lo anterior, se utiliza para el análisis granulométrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de éstos y para control de molienda de diversos productos o materias primas (cemento, caliza, arcilla, etc.). El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasará parte del material y el resto será retenido por él. Para llevar a cabo el tamizado es requisito que exista vibración para permitir que el material más fino traspase el tamiz. De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura es la siguiente, para la malla 100, indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirán N-1 tamices. Los tipos de tamices que vibran rápidamente con pequeñas amplitudes se les llama "Tamices Vibratorios". Las vibraciones pueden ser generadas mecánica o eléctricamente. Las vibraciones mecánicas usualmente son transmitidas por excéntricos de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ahí hacia los tamices. El rango de vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto. El tamaño de partícula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida, así se puede tener el perfil de distribución de los gránulos en el tamizador de manera gráfica. La forma gráfica es generalmente la más usada y existen muchos métodos en los que se realiza una presentación semilogarítmica, la cual es particularmente informativa. Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 33

3 Procedimiento 1. Familiarizarse con el manejo del tamizador y del molino de bolas. 2. Tener precaución al recoger el producto molido. 3. El tiempo recomendado de molido es de 10 a 20 minutos. 4. Asegurarse de sacar todo el material y las bolas del molino para que no afecte a la siguiente corrida. 5. Pesar por separado cada uno de los tamices vacíos y el plato recolector al final del último tamiz. 6. Armar los tamices de tal manera que el de malla más abierta quede en la parte superior y el de menor abertura quede en la parte inferior. 7. Alimentar una parte (según la cantidad) del material extraído del molino de bolas al tamiz de la parte superior. 8. "Cerrar" el tamizador y dejarlo trabajar el tiempo necesario. 9. Pesar cada tamiz por separado para poder determinar la cantidad de material retenido y tamizado en cada malla. Para ver en que parte del banco de manejo de sólidos se encuentra el molino y el tamizador ver las siguientes figuras: Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 34

4 A1. Molienda Equipo a usar: Figura 1.Banco de manejo de sólidos. Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 35

5 Indicaciones El molino de bolas es cargado con el material granulado (250 g. aproximadamente) y 1 kg. de bolas de cerámica, la charola receptora es una buena medida de carga. Encienda el molino a la menor velocidad, incrementándola hasta la más alta, reduzca la velocidad hasta que las bolas boten libremente y haga la corrida entre 10 y 20 minutos, recolecte la muestra y tamícela nuevamente. B1. Tamizado Equipo a usar: Recomendaciones Al usar el equipo de tamizado se debe tener precaución en el manejo del material y de no sobrepasar los límites de operación del tamizador pues el variac se puede afectar junto con el motor, recomendándose operar a un máximo del 80% del variac. Cuestionario 1. Qué importancia tiene la gráfica de fracción retenida contra diámetro en papel logarítmico?. 2. Qué importancia tiene la superficie específica?. Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 36

6 3. Cómo se calcula el diámetro de superficie media?. 4. Describa detalladamente un triturador de quijadas. 5. Desarrolle una expresión para el ángulo de quebrado en un triturador de quijadas. 6. Haga una lista de las ventajas del molino de quijadas y los trituradores giratorios. 7. Describa detalladamente un molino de bolas. 8. Dar varios ejemplos de molinos continuos e intermitentes. 9. Para qué usos es conveniente un molino tubular?. 10. Qué volumen del molino deben ocupar las bolas para aumentar su eficiencia?. 11. Enumere algunas características para la selección económica adecuada de un molino. 12. A qué se debe la importancia del control de la alimentación y descarga de un molino?. 13. De una clasificación del equipo usado en tamizado. 14. Cite las características de molino ideal. 15. Desarrolle una ecuación para calcular la potencia en HP requerida por un molino. 16. Describa la ley de Rittinger. 17. Exponga el método de Bond para calcular la potencia requerida en un molino. 18. Cómo puede determinarse el número de partículas en una muestra así como el área superficial de todas las partículas?. 19. Diga qué factores impiden un análisis de mallas para partículas muy pequeñas. 20. A qué se debe el empastamiento de las bolas con ciertos materiales en el molino de bolas?. 21. Mediante un balance de materia obtenga la efectividad de una malla. Recomendaciones 1. Registrar los números de mallas de los tamices utilizados. 2. Registrar los tiempos de molienda y tamizado para cada muestra. 3. La molienda puede hacerse con bolas chicas y/o grandes, según el diseño del experimento. 4. Al tomar la muestra para alimentarla al tamizador, asegúrese que sea representativa. 5. Tener precaución al alimentar al triturador de quijadas. 6. Rectificar el orden de las mallas. Reportar 1. Peso del material retenido en cada malla. 2. Fracción retenida en cada malla (material retenido/material que llega a la malla). 3. Diámetro promedio de partícula. 4. Gráficas de la fracción de masa acumulada a través de los tamices vs. abertura de la malla. 5. Gráfica de la fracción acumulada vs. diámetro medio. 6. Gráficas de los puntos 4 y 5 para diversas corridas, según el diseño del experimento. Bibliografía 1. Brown, G.C. et. al.; Operaciones Básicas de la Ingeniaría Química ; 1 a. Ed. Editorial Marín, S. A.; Barcelona (1955). pp Foust, A. S. et. al.; Principles of Unit Operations ; 2 a Ed.; John Wiley & Sons; New York (1980). pp Mc Cabe, W. L. y Smith, J. C.; Unit Operations of Chemical Engineering ; 3a Ed.; McGraw Hill Co.; New York (1976). pp , Práctica 5. Manejo de Sólidos - página 37

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