Mecanismos de fractura_J.pptx

8/16/2019 Mecanismos de fractura_J.pptx

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MECANISMOS DEFRACTURA

PREPARACION DE MINERALES

Profesora: Ana Lilia Pérez

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIAQUIMICA E INSDUSTRIAS EXTRACTIVAS


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REDUCCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS MINERALES

Liberar especies minerales comerciales, desde una matrizformada por minerales de interés y ganga

Promover reacciones químicas o físicas rápidas, a través de laexposición de una gran área supercial

Producir un mineral con características de tama!o deseable

para su posterior procesamiento, mane"o y#o almacenamiento

$atisfacer requerimientos de mercado, en cuanto aespecicaciones de tama!os particulares en el producto

manejar y reducir el tamaño de las rocas minerales

obtenidas, por las siguientes razones:


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Para lograr lo anterior, se aprovechaque los minerales poseen estructurascristalinas, y sus energías de uniónse deben a diferentes tipos deenlaces, que participan en laconfiguración de sus átomos. Estosenlaces interatómicos son efectivossolo a corta distancia, y pueden serrotos por la aplicación de esfuerzos

de tensión o compresión.

Para desintegrar una partículamineral se necesita aplicar unaenergía, debido a que todos losmateriales presentan fallas quepueden ser macroscópicas (grietas) omicroscópicas. Logrando que estaenergía se propague por las grietas,se permite el rompimiento de losenlaces atómicos.

En la figura podemos apreciar lapropagación de una grieta por ruptura de

uniones químicas bajo esfuerzo externo(aplicación de fuerza)


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Para lograr la propagación de la grieta, en la matrizmineral, se puede aplicar una serie de fuerzas mecánicas,con las cuales se logra la desintegración de la roca, como

son:


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De las formas de fuerzas mecánicas aplicadas y mostradas en la figuraanterior, se destacan las siguientes, donde estos esfuerzos se traducenen consumo de energía, tema sumamente crítico al momento dedesarrollar un proceso minero. Los mecanismos por los cuales se puedeproducir la fractura de un mineral son:

• Compresión: Se logra la fractura de la roca, al aplicar esfuerzoscompresivos de baja velocidad.

• Impacto: Se logra la fractura de la roca, por la aplicación de esfuerzoscompresivos de alta velocidad.

• Abrasión: Ocurre como un esfuerzo secundario, al aplicar esfuerzos decompresión y de impacto.


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%elación entre &nergía y %educción de tama!o

'orma generalizada de las ecuaciones teóricas yempíricas de &nergía(%educción de tama!o de%ittinger, )ic* y +ond

X = tamaño de partícula

Ley de Kick

&stablece que la &nergía necesaria para reducir detama!o una partícula es proporcional a su volumen


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Ley de Rittinger

&l consumo de &nergía para fracturar un mineral es

proporcional a la nueva supercie producida

Ley de Bond

La &nergía requerida para reducir de tama!o

partícula es proporcional a la longitud de la grietaproducida


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La conminución es un proceso en el cual unmecanismo -inético de energía es transformadapor impacto en.

a)Energía de Deformación

b) Calor /a través de fricción molecular interna0

en el material que se golpea

Si el material es golpeado con sucientefuer!a ya sea en un solo golpe masivo o en

peque!os golpes, la deformación crítica en elmaterial /o de su límite elástico0 se excede y elmaterial se rompe


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Durante y después de un impacto, la energía original

puede ser representada como:

1)La energía cinética de traslación tanto de los objetosafectados y los que impactan.

2)La Energía Cinética de vibración de los componentes

del sistema impactado.

3)La Energía Potencial almacenada como energía dedeformación.

4)El calor generado por fricción durante ladeformación o por amortiguación durante elmovimiento.


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Bond postula que la mayor parte del trabajo de entradanecesario se utiliza en la deformación de las partículas yen la liberación en forma de calor a través de la fricción

interna.

La deformación local más allá de la deformación críticaresulta en la formación de una grieta en la punta,

usualmente sobre la superficie.

Una vez que se ha formado la grieta, la energía fluye de laroca a la grieta que luego se extiende a través de la roca,causando división o partición.


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La matemática desarrollada por Bond es la tercera teoría de trituración :

1.Cuando una partícula (cubo) de lado “D” es quebrada, el promedio de laenergía de deformación (o tensión) absorbida por el cubo es proporcional a

su volumen D3

2.Cuando se forma una grieta en la punta sobre la superficie de la partícula,la energía de deformación en la partícula fluye a la superficie. El promediode la energía de deformación es ahora proporcional a la superficie o D2.

3.De esta manera ambos superficie y volumen son factores que afectan a laruptura de la roca; cuando se da la misma importancia a estos dos factores,la energía absorbida por el cubo de lado D es la media geométrica de las doscondiciones

4. El número de cubos de dimensión D que estan contenidos en un cubo variará

de acuerdo a:

5. De esta manera la energía requerida para romper un cubo =


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6. Esto es lo mismo que decir que el trabajo total, útil en la fractura, que seha aplicado a un peso establecido de roca homogénea es inversamenteproporcional a la raíz cuadrada del diámetro de la partícula del producto.

Así, si designamos tamaño del producto como "P", K = constante y Wt como

trabajo total de entrada (a tamañoP) podemos escribir

Fórmula de la Ecuación de Bond

Por definición en la teoría de Bond, el término ÍNDICE DE TRABAJO,escrito como wi, es igual a los KWh / tc requeridos para romper unmaterial de tamaño infinito a un tamaño de 100 micras.

De esta manera, para este caso en particular P = 100 micras y wi = (Wt)P


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Trituración en minería.

para la reducción del tamaño del mineral extraídodesde la mina, se utilizan equipos, los cuales, estándiseñados para imprimir la fuerza necesaria paralograr la propagación de las grietas en el mineral.

Estos equipos se llaman Trituradoras, los cuales, secaracterizan por tratar el mineral proveniente desdela mina.


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El proceso de TRITURACIÓN se lleva a cabo por etapassucesivas (Trituración primaria, secundaria, terciaria,

etc.), de manera de ir paulatinamente reduciendo detamaño las partículas del mineral, hasta lograr eltamaño óptimo para el proceso posterior de tratamientometalúrgico (molienda o lixiviación).


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TIPOS DE QUEBRADORASLos QUEBRADORAS se pueden clasificar en:

QUEBRADORA DEMANDÍBULAS

QUEBRADORAGIRATORIA

QUEBRADORA DERODILLOS


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Al introducirse el trozo de mineral entre las dos mandíbulas del equipo, elmineral se quiebra y con la separación de la mandíbula móvil de la fija, el mineralva descendiendo por la cavidad hacia la abertura de la descarga, en el siguienteacercamiento sufre una nueva fragmentación y así sucesivamente hasta alcanzarlas dimensiones que le permitan salir por la descarga.

QUEBRADORADE CONO

QUEBRADORADE MARTILLO

QUEBRADORADE IMPACTO


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REDUCCIÓN DE TAMAÑO

Los minerales, siendo cristales, poseen la tendencia a romperse en innumerablesformas y tamaños toda vez que son sometidos a algún tipo de energía. En elproceso chancado, es esencial poder controlar adecuadamente tanto el sobre-tamaño (gruesos) como el bajo tamaño (finos), producidos durante la reducción. Sinun control adecuado, el mineral seguirá el patrón de su naturaleza cristalina,originándose finalmente un exceso de finos.

La clave para una Reducción de Tamaño exitosa consiste en mantener las curvasgranulométricas tan cortas ó empinadas como sea posible. En general, losproductos son mucho más apreciados mientras más estrecha es su curvagranulométrica. Para lograr este objetivo es necesario seleccionar adecuadamenteél o los equipos correctos, desde una amplia gama de equipos disponibles para laReducción de Tamaño. La diferencia entre los distintos equipos se establece según:el principio de operación del equipo, la técnica aplicada para la reducción, eltamaño de la alimentación, etc.


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Los equipos pueden combinarse en forma adecuada para lograr oaproximarse al intervalo de tamaño requerido para el producto final.

Ó Ó


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RELACIÓN DE REDUCCIÓN (RR)Todas la operaciones de Reducción de tamaño se realizanpor etapas: I, II, III... Todas las quebradoras, poseen unarelación distinta entre los tamaños de la alimentación y la

descarga. Esta relación se denomina Razón de Reducción. Valores típicos de la Relación de Reducción, se indican acontinuación:

Todos las quebradorasposeen una Relación deque la Reducción deTamaño requeridanormalmente deberealizarse por etapas.

El número de etapasestará determinado por el“Tamaño de la Alimentación y elTamaño del Productorequeridos. “


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POR EJEMPLO: TAMAÑO DE LA ALIMENTACIÓN:F80 = 400 MM Roca de tronadura, 80 % menor que 400 mm Tamaño del Producto:P80 = 16 mm Agregadopara caminos ó Alimentación a Molino de Barras, 80 % menor que 16 mm Razón de

Reducción requerida:RR = F80 / P80 = 400 / 16 = 25

Si aplicamos 2 Etapas: 1) Razón de Reducción en la Etapa de Chancado Primario:RR1 = 3 2) Razón de Reducción en la Etapa de Chancado Secundario:RR2 = 4Razón de ReducciónTotal (incluyendo las 2 Etapas):RR1 x RR2 = 3 x 4 = 12

Esto NO es suficiente. Se necesita una Tercera Etapa de trituración:


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Si aplicamos 3 Etapas:

1) Relación de Reducción Primera Etapa: RR1 = 3

2) Relación de Reducción Segunda Etapa: RR2 = 3

3) Razón de Reducción Primera Etapa: RR3 = 3 Razón deReducción Total (incluyendo las 3 Etapas): RR1 x RR2 x RR3 = 3

x 3 x 3 = 27

SELECCIÓNDEQUEBRADORAS


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SELECCIÓN DE QUEBRADORASConocido el número de Etapas de quebradoras, se puede ahoraseleccionar el tipo de trituradora correcta para cada Etapa de Reducciónde Tamaño.

Dependiendo de las condiciones de operación, del tamaño de laalimentación, de la capacidad, de la dureza, etc., siempre se puedenestudiar alternativas.

Para Quebradoras Primarias, se tiene:


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Para Alimentación Blanda (menor que Mohs 5) y si la capacidadrequerida no es demasiado alta, la primera opción normalmente esun chancador de Impacto Horizontal (Horizontal Impactor HSI).Para Alimentación Dura, la selección está entre un Giratorio o unode Mandíbula.

Siempre considere las siguientes Reglas Prácticas:

Regla 1 Siempre que pueda utilice un Chancador de Mandíbula; esla alternativa más efectiva en relación a los costos.

Regla 2 Para bajas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula;y considere un Martillo Hidráulico para el sobre-tamaño.

Regla 3 Para altas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula,con una abertura grande de alimentación.

Regla 4 Para muy altas capacidades, utilice un Chancador Giratorio.

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