Aplicación de un modelo de balance poblacional a un molino de bolas en la industria del cemento

Application of a Model of Balance Population in a Ball Mill in the Cement Industry

En este artículo se estudia un molino rotatorio continuo para la industria del cemento. Precisamente, se emplea un modelo de balance poblacional, utilizando como ecuación constitutiva una ley de desgaste constante, con el objetivo de obtener: la distribución másica de bolas en el molino, el consumo total de acero de las bolas y el flujo de entrada de bolas para la recarga del molino en el estado estacionario. La base de datos se obtuvo aplicando la prueba de bola marcada a escala industrial, en un molino dela compañía Argos S.A.

1 INTRODUCCIÓN

Debido al desgaste entre medios moledores y otros factores tales como el revestimiento interno de los molinos, el tipo de mineral que se muele, las carácteristicas dimensionales del molino entre otros, la molienda es uno de los procesos en el beneficio de minerales que más consume energía y, claramente, los efectos de fricción juegan un papel importante. Rose y Sullivan [1] son los primeros en estudiar trayectorias para una bola como cuerpo moledor teniendo en cuenta dichos efectos. El concepto de superficie de equilibrio sirvió para calcular las trayectorias que seguían los cuerpos moledores mediante un modelo propuesto por M.S. Powell y G.N. Nurick [2]; avance importante porque sólo hasta la mitad de la década de los 90 los cálculos se limitaban a una sola bola. Todas estas investigaciones tienen un punto de vista puramente mecánico, por ejemplo, son útiles para predecir el desgaste y la distribución de tamaños de mineral al interior del molino. Sin embargo, en ninguno de ellos la recarga de bolas aparece como ítem de interés, lo que constituye un punto de vista no muy conveniente para la ingeniería del proceso de molienda. Bond [3] desarrolló ecuaciones que permitieron seleccionar los tamaños de bola al inicio de la operación, relacionando los tamaños de bola y partícula, pero las ecuaciones poco informan sobre la recarga a través del tiempo. Así, se hizo necesario considerar otro tipo de trabajos que consideren las leyes de desgaste de cada medio moledor y permitan optimizar el consumo energético por medio de ecuaciones de balance poblacional. Desde el punto de vista de ecuaciones constitutivas de cinética de desgaste de bolas de acero, el trabajo que constituye la punta del conocimiento es el realizado por Menacho y Concha [4],[5]; quienes obtuvieron un modelo fenomenológico de desgaste en molinos rotatorios a partir de una ecuación de balance poblacional. Con sus resultados fue posible describir la distribución de cuerpos moledores en molinos continuos, operando en condiciones de estado transitorio o estacionario, y desarrollar un esquema de optimización del perfil de tamaño de cuerpos moledores, tendiendo a maximizar la eficiencia de los circuitos industriales de molienda-clasificación.