Processi di Comminuzione: Frantumazione e Macinazione nei Minerali

UNIVERSITÀ CATTOLICA DEL NORD

Facoltà di Ingegneria e Scienze Geologiche

Dipartimento di Ingegneria Metallurgica

LAB N° 2

OGGETTO: Laboratorio di Meccanica - Preparazione Minerali

Docente: Ordenes Juan Figueroa | Assistente: Godoy Rudy

1. Introduzione

La comminuzione è un'operazione meccanica di riduzione delle dimensioni, che comporta un consumo energetico indiretto. Si ritiene che, in generale, il rapporto tra energia e riduzione dimensionale non definisca adeguatamente i processi di riduzione di misura. Il rapporto tra alimentazione e prodotto di un impianto di riduzione è un'approssimazione che può essere determinata direttamente. Gli effetti delle variabili operative, come il tasso di alimentazione dei solidi e le caratteristiche delle attrezzature, sono fattori che richiedono una migliore comprensione.

La progettazione delle macchine per la riduzione delle dimensioni cambia notevolmente in base alla granulometria del materiale:

• Particelle grandi: L'energia di frattura per ogni particella è alta, ma l'energia per unità di massa è piccola.
• Particelle piccole: L'energia di frattura per ogni particella diminuisce, ma l'energia per unità di massa aumenta rapidamente.

Di conseguenza, i frantoi devono essere strutturalmente robusti, mentre i mulini devono essere in grado di disperdere l'energia su una vasta area.

2. Obiettivi

• Controllare le operazioni di triturazione.
• Determinare il rapporto di riduzione e la capacità delle attrezzature.
• Confrontare le attrezzature di frantumazione e macinazione.

3. Nozioni di base

3.1 Frantumazione primaria

Nella maggior parte delle operazioni, la frantumazione primaria avviene in miniera o in superficie. I frantoi primari sono progettati per funzionare al 75% del tempo disponibile, a causa di interruzioni meccaniche o di potenza. Operano sempre in circuito aperto, con o senza griglie. Le macchine principali sono i frantoi a mascelle e i frantoi rotanti.

La porta di ingresso è chiamata "bocca" e lo scarico "gola". La posizione di massima apertura è detta "posizione aperta" (Sa), mentre quella minima è la "posizione di chiusura" (So).

Figura 1. Frantoio a mascelle

3.2 Frantumazione secondaria

Il materiale alimentato ha solitamente un diametro inferiore a 15 cm. Lo scopo è preparare il materiale per la macinazione. Le attrezzature principali sono i frantoi a cono, simili a quelli rotanti ma con un albero più corto montato su cuscinetti a testa girevole.

Figura 2. Frantoi a cono.

3.3 Frantumazione terziaria

Se il minerale è difficile da trattare, la frantumazione terziaria può essere sostituita da una macinazione grossolana in mulini a barre, spesso accompagnata da fasi di classificazione per evitare la produzione eccessiva di polveri fini.

3.4 Macinazione

È l'ultima fase della comminuzione, eseguita in cilindri rotanti chiamati mulini. Può essere effettuata a secco o a umido (formando una poltiglia). A differenza della frantumazione, è un processo casuale che richiede l'interazione tra la particella e il mezzo di macinazione.

Figura 3: Mulino a sfere

4. Parametri di calcolo

• Rapporto di riduzione (R): Definito come il rapporto tra le dimensioni in ingresso (F80) e in uscita (P80): R = F80 / P80.
• Capacità di trattamento: Quantità di minerale elaborato nell'unità di tempo (kg/min, ton/h, ecc.).

5. Procedura sperimentale

1. Omogeneizzazione del materiale e campionamento (500 g).
2. Passaggio nel frantoio primario, registrazione tempi e campionamento.
3. Passaggio nel frantoio secondario, registrazione tempi e campionamento.
4. Passaggio nel frantoio terziario, registrazione tempi e campionamento.
5. Macinazione del prodotto finale in mulini a sfere (secco e umido).

Figura 4: Diagramma di flusso del test di riduzione dimensionale

6. Relazione finale

• Tabelle delle analisi granulometriche.
• Calcolo del P80, varianza e deviazione standard per ogni fase.
• Curve di distribuzione dimensionale (alimentazione vs prodotto).
• Calcolo del tasso di riduzione e della capacità di trattamento.
• Confronto tra macinazione a umido e a secco (target: 60% sotto la maglia 200 Ty).