Resumen - U

Informe Tarea N°3
Nombre
Ramo
Profesor
Auxiliar
Ayudante
Fecha
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Luis Serrano C.
MI4020.
Aldo Casali B.
Emilio Castillo D.
Stephanie Wilhelm N.
18 de junio de 2012.
Resumen
El presente informe tiene como objetivo entregar el análisis sobre el dimensionamiento
de una batería de hidrociclones que son requeridos para llevar a cabo en un circuito de molienda
convencional en dos etapas; un molino de barras primario en circuito abierto y 3 molinos de bolas
secundarios en circuito cerrado inverso.
En base a los datos enunciados en el problema, a los determinados durante el desarrollo
teniendo en cuenta las consideraciones generales del dimensionamiento y el procedimiento a
seguir, se concluyó que se requieren 3 baterías de 10 hidrociclones cada uno (más 2 por posibles
operaciones de mantenimiento y/o reparación). Cada hidrociclón tiene las siguientes dimensiones:
diámetro de admisión (Di ) igual a 10,05 [cm]; diámetro del cilindro (DC) igual a 38 [cm]; diámetro
del vortex finder (DO) igual a 15,2 [cm] y diámetro del apex (Du) igual a 7,5 [cm].
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Índice
1.
Introducción ................................................................................................................................ 4
2.
Antecedentes .............................................................................................................................. 5
2.1.
Condiciones Generales ........................................................................................................ 5
2.2.
Procedimiento ..................................................................................................................... 5
3.
Desarrollo .................................................................................................................................... 8
4.
Conclusiones................................................................................................................................ 9
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1. Introducción
En los procesos de conminución de chancado y molienda, es necesario utilizar algún
elemento dentro del circuito que clasifique el tamaño requerido por los procesos posteriores,
recirculando los que no sean acordes con esto (granulometrías mayores).
Como se vio con anterioridad, los elementos encargados de esta clasificación en el proceso
de chancado, son los harneros. Análogamente, para el proceso posterior de molienda, el elemento
dentro del circuito encargado de la selección de tamaño es el hidrociclón.
La molienda es la segunda parte de los procesos de conminución. Generalmente es una
operación en húmedo y usualmente realizada en 1 o 2 etapas. El mineral chancado proviene
normalmente de las etapas de chancado primario o terciario (con granulometrías del orden de 20
cm o 1 cm) y el producto final requerido variará, según sea la liberación requerida del mineral de
que se trate, entre 100 y 300 m.
El hidrociclón es un tubo cilindro-cónico, caracterizado por el diámetro de su parte
cilíndrica, Dc (10 a 127 cm), y que se conecta al exterior por tres orificios: su boca de alimentación
(diámetro Di), un tubo axial que sale de la parte superior de la sección cilíndrica llamado vortex
finder (diámetro Do) y la abertura de la parte cónica en su ápice llamada apex (diámetro Du). Los
hidrociclones clasifican los elementos según la masa que tengan, debido a su funcionamiento que
genera un vórtice (aprovechando las fuerzas centrífugas). Y dado que la masa depende más del
diámetro de la partículo que de su densidad, es posible utilizarlo como clasificador de tamaños.
En el problema, se pide seleccionar las baterías de hidrociclones apropiadas para tratar, en
un circuito de molienda convencional en dos etapas, un mineral de densidad 2,7 t/m3. El circuito
presenta las siguientes características: un molino de barras primario en circuito abierto; tres
molinos de bolas secundarios en circuito cerrado inverso; la alimentación fresca a molienda es de
400 t/h de sólidos y la carga circulante es de un 450 %. Se requiere un rebose con un máximo de
10% + 65#, a un mínimo de 38% de sólidos en peso. Se espera que la descarga de hidrociclones
(alimentación a la molienda de bolas) presente un 75% de sólidos en peso. Finalmente, se
recomienda, como criterio de diseño, un P de 7 psi, por baja energía y menor costo de
mantenimiento.
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2. Antecedentes
2.1.Condiciones Generales
Las condiciones generales en el dimensionamiento de hidrociclones son:
I.
II.
III.
Área de admisión = 6 – 8% área transversal del hidrociclón.
DO = 0,4* DC
con: DO= diámetro del rebose (overflow).
DC= diámetro del hidrociclón.
Ángulo de HC( Θ )igual a 12° si DC es menor o igual a 10”; e igual a 20° si DC es mayor que 10”.
Se buscar determinar D0, DC, Di (díametro de admisión del HC), DU (diámetro de la descarga
‘underflow’) y el número de HC a utilizar en cada batería requerida.
2.2. Procedimiento
A continuación se detalla el procedimiento para el dimensionamiento de HC.
1) Determinar d50,C (aplicación), el cual corresponde al tamaño requerido como producto
final.
La relación a usar : d50,C (aplicación)= Fc * diámetro dado por el rebose [µm].
Fc corresponde a un factor de corrección, que se obtiene de la siguiente tabla:
Ilustración 1: Factor de corrección
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2) Determinar el d50,C (base), que correspondeal tamaño estándar para las condiciones de
operación.
Se determina mediante: d50,C (base) = d50,C (aplicación) /(C1*C2*C3)
C1,C2,C3 corresponden a factores de corrección de % de sólidos en volumen, por presión y
por diferencias de gravedades específicas respectivamente.
 0,53  CV 
C1  

 0,53 
C2
 3,27 P
C3
 1,65 

 
S L 
1, 43
CV  fracción
P kPa
0, 28
0,5
3) Calcular Dc, utilizando la siguiente fórmula:
1
DC
 d (base)  0,66

  50,c
 2,84 
cm
Notar que se debe aproximar al diámetro disponible mayor.
4) Calcular el número de hidrociclones Nc, mediante la siguiente relación:
NC
Q
  TA
 QC



donde:
QTA: flujo volumétrico de pulpa en alimentación.
QC: capacidad unitaria del hidrociclón.
El valor de Qc se obtiene del gráfico a continuación, y se debe aproximar al entero
superior.
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Ilustración 2: Capacidad unitaria del HC
5) Estimar Du, entrando al gráfico (que se señalará a continuación) con el flujo volumétrico
de pulpa esperado en descarga de un hidrociclón (Qcu), obtenido mediante la siguiente
fórmula:
QCU

QTU
NC
l / s
con Qtu: flujo volumétrico de pulpa esperado en descarga
de batería de hidrociclones.
Ilustración 3: Diámetro apex
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3. Desarrollo

Primero, notamos que son 3 molinos en circuito cerrado inverso, por lo que
simplificaremos el análisis a 1 caso y después se considerarán los 3 en el resultado final.
De lo anterior, GSA = 400/3 = 133,3 [t/h].

De los Balances de flujo para sólidos y líquidos se obtienes los siguientes datos:
o GSD = CC*GSA =600 [t/h] =GSU.
o GSAHC = (1+CC)*GSA = 733,3 [t/h].
o GSO = GSA.
o GLO = (GSO/CPO ) – GSO = 217,5 [t/h].
o GLU = (GSU/CPU ) – GSU = 200 [t/h]
o GLAHC = 417,5 [t/h].

El diámetro requerido por rebose es de 210 [µm], y con un 90% se obtiene de la tabla
entregada, se obtiene Fc =0,91. Luego, d50,C (aplicación)= 191,1 [µm].

Los factores de corrección para el corte corregido base son : 6,9 ; 1,105 y 0,985. De esta
manera; , d50,C (base)= 25,45 [µm].

Con lo anterior, se obtiene un DC = 27,7 [cm]. Se aproxima entonces, al superior
disponible, correspondiente a 38 [cm].

Se entra al gráfico para determinar el valor de QC, obteniéndose 20 [l/s].

Sabiendo que QTAHC = 191,4 [l/s] y con QC, se obtiene un número de 10 hidrociclones , y se
consideran 2 más por posibles motivos de mantención.

Estimamos DU a partir del valor QCU = 11,73 [l/s], y mediante el gráfico correspondiente, se
determina que DU = 7,5 [cm].

Finalmente, DO = 15,2 [cm] y Di = √(0,07)*DC = 10,05 [cm].
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4. Conclusiones

Se pudo determinar el requerimiento de hidrociclones para el problema dado, mediante
relaciones analíticas y empíricas.

Se obtuvo que las dimensiones de los hidrociclones son: diámetro de admisión (Di ) igual a
10,05 [cm]; diámetro del cilindro (DC) igual a 38 [cm]; diámetro del vortex finder (DO) igual
a 15,2 [cm] y diámetro del apex (Du) igual a 7,5 [cm].

Al analizar la situación para un solo molino, generalizamos entonces que en la situación
pedida, se necesitan 3 baterías de 10 hidrociclones cada una, considerando en cada
batería, 2 adicionales por eventuales mantenciones o fallas de operación
9