Análisis comparativo de la teoría de Bond, Rittinger y Hukki sobre consumo energético en la molienda ultrafina de minerales

Abstract

La mayor parte del consumo energético en plantas de concentración de materiales se concentra en las operaciones de trituración y, sobre todo, de molienda. Un molino mal dimensionado puede ocasionar una gran pérdida económica para la planta. Por estas razones muchos investigadores han tratado de establecer un método fiable con el que obtener el consumo energético necesario para la molienda de materiales y, así, poder diseñar los molinos sin que se produzca una pérdida de energía y, por siguiente, de capital. La primera teoría de la fragmentación fue propuesta por Von Rittinger (1867). Esta ley establecía una relación entre la energía específica consumida y el incremento de superficie específica generado en las partículas durante la fragmentación. Kick (1885) en la segunda ley de la fragmentación estableció que la energía necesaria para producir cambios análogos en el tamaño de cuerpos geométricamente similares es proporcional al volumen de estos cuerpos. Ante la necesidad en la industria de una norma estándar para clasificar los materiales según sus respuestas a la fragmentación, Bond (1952) postuló la Tercera Ley de la Fragmentación. Según esta teoría la energía consumida para reducir el tamaño 80% de un material, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tamaño 80%; siendo estos tamaños 80% igual a la abertura del tamiz (en micras) que dejaría pasar el 80% en peso de las partículas. Fue Hukki (1962) el que determinó que la relación entre consumo energético y tamaño de partícula es un compendio de las tres leyes anteriores, de forma que cada una de ellas es aplicable dentro de un rango de tamaños. Para la evaluación del consumo energético en la fragmentación de materiales Bond propuso una metodología que permite el cálculo del llamado índice de Bond, presente en la tercera teoría de la fragmentación. Este índice depende tanto del material como del equipo de fragmentación utilizado. Por ello, existen ensayos de impacto y ensayos en molinos de barras y en molinos de bolas. Debido a la existencia de dificultades a la hora de determinar el índice de Bond en molinos de bolas, se han desarrollado varios métodos simplificados, como el propuesto por Berry y Bruce (1966), que proporcionan una aproximación razonable del valor obtenido en el ensayo de Bond. El primer objetivo de esta tesis es la evaluación del índice de Bond con la malla de corte para materiales con diferentes características cristalográficas y tamaños de liberación. Se pretende conseguir los datos necesarios que ayuden a evaluar la validez del método de Bond, y demostrar que este método es aplicable a diferentes tipos de materiales. El segundo de estos objetivos contempla la determinación de la validez del índice de Bond para granulometrías inferiores a las 100 micras, tamaño a partir del cual Hukki afirma que es más fiable la teoría de Rittinger. Como tercer objetivo se señala el análisis del grado de convergencia entre los consumos energéticos obtenidos en la molienda de los materiales a tamaños inferiores a 100 micras, empleando las teorías de Bond y de Rittinger. El cuarto objetivo persigue estudiar la validez de la ley de Kick para los tamaños estudiados en los ensayos de molienda realizados en la determinación del índice de Bond para cada uno de los materiales estudiados. El último de estos objetivos conlleva un análisis del grado de validez del método simplificado para la determinación del consumo energético de Berry y Bruce. Para ello, se comparan los resultados obtenidos según este método con los obtenidos con la teoría de Bond.