REVESTIMIENTO DE UN MOLINO

MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de la minería. En particular, la presente invención se relaciona con un método no invasivo de reparación de los puntos de anclaje del revestimiento de un molino, tal como los molinos SAG (Semi Autogenous Grinding) por sus siglas en inglés.

Uno de los procesos más importantes en las empresas mineras es la reducción de tamaño del mineral o conminución, el que se realiza utilizando diferentes tipos de molinos rotatorios como los SAG y los molinos de bolas o de barras. La mantención de una planta de molienda y en específico, la reparación de sus molinos, es una decisión crítica para las empresas mineras ya que significa la detención de la planta concentradora. Como los molinos están aumentando de tamaño, el costo por la producción perdida debido a la inactividad es cada vez más importante. El manto de los molinos se protege con piezas de sacrificio o revestimientos que deben ser reemplazados periódicamente para evitar daños permanentes a la estructura del molino.

La molienda se reciben los fragmentos de rocas mineralizadas como resultado de la fase de chancado, a los que se agrega agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso (pulpa) para lograr una molienda eficiente y homogénea y en algunos casos se agregan reactivos, lo que dependerá de acuerdo al proceso que seguirán.

En esta etapa del proceso se reduce el tamaño de las partículas que componen el mineral, para obtener una granulometría máxima de 180 micrones (0,18 mm), la que permite finalmente la liberación de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas individuales.

El proceso de la molienda se realiza utilizando grandes equipos giratorios o molinos de forma cilindrica, en dos formas diferentes: molienda convencional o molienda SAG. La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo.

Los molinos SAG (SemiAutóGenos) son equipos de mayores dimensiones (1 1 ,0 m de diámetro por 4,6 m de ancho) y más eficientes que los anteriores. Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan el proceso de chancado y molienda. El molino SAG tiene mayor capacidad y tecnología que los molinos convencionales ya que muele rocas más grandes que vienen directamente del chancador primario.

Los principales costos en la molienda son: energía, revestimientos y medio de molienda (bolas y barras) que están al interior de los molinos.

Los molinos SAG y los molinos de bolas o barras son utilizados para liberar los minerales de valor desde la roca donde están depositados mediante la reducción de su tamaño. La molienda es un proceso de reducción a polvo o pulverización utilizando las fuerzas mecánicas de impacto, compresión, corte y frotamiento de la roca. Debido al agresivo ambiente interior del molino se debe evitar que la carga que salta y cae libremente choque contra la estructura del mismo molino, por lo que el manto es protegido en su interior con revestimientos, y dichos revestimientos van sujetos mediante pernos al manto del molino.

Como se mencionó anteriormente, en la molienda se reciben los fragmentos de rocas mineralizadas como resultado de la fase de chancado a los que se agrega agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso (pulpa). En el interior de estos molinos, toneladas de bolas o barras de acero, mineral y agua forman una catarata de grandes rocas y bolas de acero que caen sobre sí mismas, causando impactos que paulatinamente pulverizan el mineral, cuando el molino está girando, pero que también pueden causar elevados niveles de desgaste por el uso normal de dicho molino, en especial las zonas que reciben el impacto, tal como el revestimiento del manto del molino, lo que se traduce en tiempos de detención con altos niveles de costo capital y de mantenimiento. Por lo tanto, la disponibilidad de los molinos se ve afectada principalmente por los procesos de mantención, corrección de la alineación del engrane corona-piñón y recambio de revestimientos. En este contexto, para prevenir el desgaste del recubrimiento del molino, los pernos tienen que ser reemplazados frecuentemente, convirtiéndose también en un elemento crítico para los molinos SAG y de bolas. Una mala sujeción generará con seguridad fugas de pulpa a través de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento del manto, por donde pasan los pernos de sujeción del recubrimiento, logrando con ello, contaminación del molino, soltura de corazas e incluso caídas de éstas y detenciones no programadas con consecuencias graves para el revestimiento, lo que incrementa el tiempo de detención y por lo tanto los costos operacionales. Por lo anteriormente expuesto, resulta importante maximizar la vida útil de los pernos. A modo de ejemplo, un molino SAG detenido tiene un costo desde USD 70.000 a USD 100.000 por hora, y por ello el tiempo de funcionamiento debe de ser maximizado ya que los molinos son importantes cuellos de botella o etapa crítica del proceso que demora la producción, dentro de la cadena de productiva de la minería.

Las cubiertas de los Molinos SAG tienen en un espesor de 50 mm aproximadamente y en el interior del molino hay unas placas afirmadas con estos pernos, los que con el uso normal del molino, durante la molienda, se genera ovalamiento o deformación de la estructura exterior del molino, conocido como manto. Específicamente la deformación es generada en el espacio por donde pasan los pernos que soportan las placas, dichos espacios al estar deformados, generan la fuga de la pulpa, líquido o agua.

Con la finalidad de reducir los tiempos de detenciones adicionales del molino

SAG por concepto de rotura de pernos de sujeción, por pérdida de concentrado o de filtración de pulpa y agua por el alojamiento del perno, se presenta el siguiente método, el que disminuiye aproximadamente 15 horas de mantención al año, lo que implica una reducción de los costos por concepto de mantención entre USD 1 a USD 1 ,5 millones al año en un molino. Cifra que es más significativa si se considera que en promedio, una faena minera cuenta con 2 molinos SAG y 3 molinos de bolas para el proceso de molienda, con diámetros que van de los 5 metros aproximadamente para molinos de bolas, hasta los 12 metros para molinos SAG. Como referencia, por cada molino, se puede llegar a reparar aproximadamente 600 pernos (cantidad de pernos en molino de diámetro promedio, un molino de 6 m tiene aproximadamente 300 pernos y uno de 12 m, 800 pernos).

Además la presente tecnología logra el aplazamiento de la inversión por cambio de equipos de molienda al cumplir su vida útil, ya que entrega una solución definitiva para el ovalamiento o deformación de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento del manto, y en vez de durar 6 meses la reparación, como es actualmente, la presente tecnología no solo es una mantención correctiva para reparar las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento del manto, sino que además mejora la vida útil del manto a 20 años. Dicho de otra manera, recupera y aumenta la vida útil del manto, reduciendo los costos de inversión por cambio de tecnología, lo que se traduce en un ahorro del orden de magnitud de USD millones. Como referencia, el valor de un molino SAG fluctúa entre los USD 15 a 30 millones dependiendo de su tamaño y tiene en promedio una vida útil de 15 años.

Por lo anteriormente descrito, este problema del ovalamiento de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento es relevante, ya que se presenta en los molinos (SAG, de bolas y barras) inevitablemente el deterioro del manto y tapas a través de los años de funcionamiento. Específicamente, se genera un desgaste de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento, formándose un óvalo en el sentido del giro, principalmente cuando los pernos se sueltan, y dicho desgaste y deformación de estas perforaciones en el molino tiene como consecuencia, baja en la productividad o menor eficiencia debido a la filtración de agua y/o pulpa desde el interior, lo que a su vez, trae consigo problemas de mantenimiento y seguridad de los trabajadores, pérdida de material, baja en la línea de producción, entre otros. ESTADO DEL ARTE

En la actualidad el ovalamiento de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento, que se presentan en los molinos, se sellan mediante rellenos, ya sean sellos de resina y/o de polímeros. Estos métodos paliativos resuelven el problema por un corto período de tiempo (dos semanas aproximadamente), lo que implica altos costos en pérdidas y horas de mantenimiento, y como dura sólo dos semanas la reparación, el molino trabaja las otras dos semanas filtrando material, agua y/o pulpa desde el interior, en caso que las mantenciones sean mensuales.

El tiempo de intervención actual es de alrededor de 2 horas y no restauran la zona dañada, sino que la parchan temporalmente. No se tiene registro de algún método para restauración del manto del molino.

Por ejemplo, la patente JP2014137 divulga un método para reparar el daño de parte de una placa de acero con recubrimiento, en donde el recubrimiento que cubre el daño es un compuesto organometálico y revestimiento adicional de la misma, con una composición de resina de alfa-cianoacrilato y posteriormente se llena la parte dañada. El método comprende mezclar los dos paquetes de tipo elastomero de uretano para cubrir la parte dañada y tratar la reparación con una lámina de poliolefina. El método además comprende aplicar a la superficie rota del molino al menos una capa de recubrimiento de poliolefina y secarla con aire. Una composición de resina de alfa- cianoacrilato se aplica a la superficie de recubrimiento con una espátula y, después de que la composición se cura, se rellena la parte dañada con uno de dos componentes de tipo de mezcla de elastomero de uretano y se cura dicho elastomero bajo presión. Por lo tanto, la aplicación de elastomero no repara los puntos de anclaje de unos pernos de molino (2) para obtener un sellado seguro de los pernos de molino (2) de manera permanente, sino que solo de manera provisoria. El presente método para reparar los puntos de anclaje de los pernos de molino para obtener un sellado seguro de los pernos de molino, entrega una solución de largo plazo para prevenir el desgaste del revestimiento del manto y la filtración de pulpa y agua por problemas en las perforaciones donde se alojan los pernos que sujetan el revestimiento al manto de los molinos SAG (semiautógenos) y molinos de bolas que se usan en la fase de molienda dentro del proceso de conminución dentro de la minería de metales conductores y de esta manera, evitar o disminuir la detención de los molinos por reparación.

Además, el presente método, que subsana el problema del ovalamiento de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento tiene las siguientes ventajas: no genera daño estructural al manto del molino; proporciona una nueva base al perno; evita las concentraciones de esfuerzo mecánico entre el perno y el manto; logra que la camisa colocada cree una unión completa con el manto, favoreciendo la continuidad de los esfuerzos, logrando una baja concentración de esfuerzos; proporciona una protección extra en el manto para evitar la ocurrencia de la misma falla, ya que se usan materiales óptimos en la camisa que se coloca en el manto.

Otra ventaja del presente método es que se trabaja todo por fuera del molino y no dura más de 45 minutos todo el procedimiento del método, lo que permite hacer reparaciones en muy corto tiempo, en relación a las reparaciones que se realizan actualmente.

La mala sujeción de los pernos debido al deterioro del manto, genera fugas de pulpa y por tanto pérdida de producción, contaminación del molino y el entorno, problemas de seguridad, soltura de corazas e incluso caídas de éstas y detenciones no programadas, tal como se indica a continuación:

Las filtraciones en los molinos generan una merma en la capacidad productiva, debido a que no es posible recuperar el 100% de los derrames para retornarlos a la línea de producción. Se estima que las filtraciones pueden llegar a ser el 1 % de la producción de un molino, siendo un costo significativo para la minera.

Adicionalmente, las detenciones no programadas en molinos por efectos de filtraciones mayores, generan una menor utilización de los equipos, reduciendo la capacidad productiva y generando pérdidas de beneficios para el negocio. Mediante las soluciones actuales, no ha sido posible resolver el problema de forma definitiva (solución actual de parches de silicona o polímeros, los cuales no duran más de dos semanas), lo que genera la necesidad de realizar gran cantidad de mantenciones, de aproximadamente 2 horas cada vez. Se generan grandes cantidades de material acumulado (contaminación). A su vez, la limpieza del material derramado genera más contaminación por el uso de maquinaria con motores diesel (cargadores frontales y camiones), e incremento en las emisiones de partículas en suspensión, debido al manejo y transporte de material particulado fino.

Considerando que la disposición de los molinos es en altura, lo cual deja expuesto los niveles inferiores del edificio a derrames y acumulación de material en zona de tránsito de personal, las filtraciones de pulpa a través del cuerpo del molino aumentan la acumulación de material a niveles de alta peligrosidad debido que irregularidades y elementos en el suelo quedan ocultos, incrementando el riesgo para la salud y seguridad de las personas que realizan actividades de inspección, operación, limpieza y mantención.

Como se mencionó anteriormente, se generan constantes costos de mantención asociados a los numerosos intentos por resolver el problema, sin éxito. Por otra parte, la limpieza de material acumulado por derrames en el área de molienda genera una operación continua de maquinaria (cargadores frontales y camiones) y consumo de agua (rompimiento de material embancado), que aumentan los costos de la planta. En caso de contar con un sistema adecuado de conducción y bombeo de derrames en forma de pulpa en el sector inferior de la planta, el consumo de potencia eléctrica del sistema de bombeo aumenta. Adicionalmente la acumulación de material por períodos prolongados, en hormigón y estructuras, genera un deterioro de la infraestructura por corrosión o desgaste, disminuyendo la sustentabilidad de la operación y depreciando los activos de la planta. Esto genera una carga en los costos de operación por mantención, para restituir la infraestructura a una condición segura.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método no invasivo, para reparar los puntos de anclaje de unos pernos de molino (2), para obtener un sellado seguro de los pernos de molino (2), que subsana el problema del ovalamiento de las perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento, que ocurre en los molinos, se presenta un método para reparar los puntos de anclaje de los pernos de molino para obtener un sellado seguro de los pernos de molino, y en particular del sello de goma ubicado entre el manto del molino y la golilla cóncava, evitando las fugas de pulpa. Mediante la presente invención se mejora el sellado al reemplazar la superficie dañada en torno al punto de anclaje de un perno, por una superficie nueva de una camisa de material de mayor resistencia mecánica y acabado superficial de calidad superior en relación a lo conocido en el estado de la técnica, en donde dicha reparación es de largo plazo, ya que tiene una vida útil de al menos 15 años.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La presente invención se refiere a un método no invasivo, para reparar los puntos de anclaje de unos pernos de molino (2), para obtener un sellado seguro de los pernos de molino (2), se describe a través de las figuras.

La figura 1 muestra una vista representativa de un molino (10) SAG, con unos pernos de molino (2) que atraviesan un manto de molino (1 1 ).

La Figura 2 muestra una porción de manto de molino (1 1 ) con una perforación, el cual aloja un perno de sujeción del revestimiento del manto (13) ovalado, producido por el desgaste normal de trabajo del manto de molino (1 1 ).

La Figura 3 muestra una vista de una camisa (12).

La Figura 4 muestra una vista representativa de una estructura soporte de cabezal (24) con un cabezal articulado porta electrodo (20), un electrodo (21 ) que se mueve acorde a las flechas dibujadas, una pantalla ignífuga (22) en frente del perno de molino (2), instalado en la parte del manto de molino (1 1 ) a tratar.

La Figura 5 muestra una vista representativa de una estructura soporte de máquina herramienta (26), una máquina herramienta (25) con medios de desbaste (23), que se mueve acorde a las flechas dibujadas, en frente del perno de molino (2) instalado en la parte del manto de molino (1 1 ) a tratar.

La Figura 6 muestra una vista en corte del manto del molino (1 1 ), la coraza o revestimiento del manto (14), el perno de molino (2) con tuerca (3), golilla (4), sello de goma (5), que evita la filtración del contenido del molino (10) con el manto de molino (1 1 ) en condición ideal de trabajo.

La Figura 7 muestra una vista en corte del manto del molino (1 1 ), la coraza o revestimiento del manto (14), el perno de molino (2) con tuerca (3), golilla (4), sello de goma (5), que evita la filtración del contenido del molino (10) con el manto de molino (1 1 ) desgastado con ovalamiento (15), cuyo desgaste normalmente tiene forma ovalada, lo que genera la pérdida del sello.

La Figura 8 muestra una vista en corte del manto del molino (1 1 ), la coraza o revestimiento del manto (14), el perno de molino (2) con tuerca (3), golilla (4), sello de goma (5), que evita la filtración del contenido del molino (10) con el manto de molino (1 1 ) reparado con la camisa (12).

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método no invasivo, para reparar los puntos de anclaje de unos pernos de molino (2), para obtener un sellado seguro de los pernos de molino (2), que comprende las etapas de:

a) instalar una estructura soporte (24) de un cabezal articulado porta electrodo (20) al frente de un manto de molino (1 1 ) y frente a una perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13);

b) fijar el cabezal articulado porta electrodo (20) en la estructura de soporte (24); c) instalar un electrodo (21 ) en el porta electrodo (20);

d) colocar el electrodo (21 ) frente del perno de molino (2), instalado en la parte del manto de molino (1 1 ) a tratar y centrar el electrodo (21 ) respecto de dicho perno de molino (2);

e) accionar el cabezal articulado porta electrodo (20) y acercar dicho electrodo (21 ) en funcionamiento, para eliminar material de manto de molino (1 1 ), a través de la electroerosión;

f) instalar una máquina herramienta (25) de arranque de viruta, con unos medios de desbaste (23), al frente del perno de molino (2) instalado en la parte del manto de molino (1 1 ) a tratar y frente a la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13);

g) centrar los medios de desbaste (23) de la máquina herramienta (25) respecto de dicho perno de molino (2);

h) accionar la máquina herramienta (25) y desbastar la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13), con la finalidad de realizar un mejoramiento de la calidad superficial del alojamiento intervenido por proceso de eliminación o electro erosión de material de manto de molino (1 1 ), a través de un proceso de mecanizado;

i) desmontar máquina herramienta (25) de arranque de viruta con los medios de desbaste (23);

j) instalar camisa (12) dentro de la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13), que está en el manto de molino (1 1 ), que fue agrandada y desbastada; k) repetir la etapa a) hasta terminar la última perforación que aloja el último perno de sujeción del revestimiento del manto (13) a recuperar.

La etapa e) además comprende eliminar entre un 25% y 85% del espesor del manto de molino (1 1 ) y más preferentemente entre un 30% y 50% del espesor del manto de molino (1 1 ).

En la etapa e) se continúa con la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13) siguiente y así sucesivamente, hasta terminar con línea de perforaciones que alojan los pernos de sujeción del revestimiento del manto (13) dañados.

En la etapa j) la instalación de la camisa (12) dentro de la perforación que alojan el perno de sujeción del revestimiento del manto (13), que está en el manto de molino (1 1 ), es con ajuste mecánico con interferencia o con un trabador químico y en otra configuración preferente, la instalación de la camisa (12) dentro de la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13) que está en el manto de molino (1 1 ), es con el trabador químico y con ajuste mecánico con interferencia y para una mejor fijación, se deja fraguar el trabador químico al terminar dicha etapa j).

En otra configuración preferente, en la etapa j), la instalación de la camisa (12) dentro de la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13), que está en el manto de molino (1 1 ), es con ajuste mecánico con interferencia, además comprende las etapas de:

enfriar la camisa (12) antes de ingresarla a la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13); e

instalar la camisa (12) en la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13).

La camisa (12) se enfría al menos a -100°C y preferentemente a -180°C, y para enfriar la camisa (12), se deja por ejemplo en un recipiente con nitrógeno líquido o en un refrigerador que llegue a esos valores de temperatura preferentes.

La etapa j) además comprende instalar la camisa (12) dentro de la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13) que se realiza con una prensa hidráulica y/o con martillo, con una pieza cilindrica de la forma de la camisa, pero con un largo interno superior a la parte sobresaliente del perno de molino (2).

En otra configuración preferente, en la etapa j), además comprende limpiar la perforación que aloja el perno de sujeción del revestimiento del manto (13), antes de instalar la camisa (12), y una vez finalizada la etapa j), desbastar con una herramienta de desbaste las salientes de la camisa (12) respecto del manto de molino (1 1 ). La etapa c) además comprende instalar una pantalla ignífuga (22).

En otra configuración preferente, la etapa c) además comprende enfriar con agua o con aire o con agua y aire, para minimizar el incremento de temperatura en el metal del manto de molino (1 1 ) en las zonas adyacentes a la electroerosión y mantener las zonas adyacentes a la electroerosión a una temperatura menor de 100 °C, preferentemente a una temperatura menor de 50 °C y más preferentemente a menos de 35 °C.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Se usó el método con el cabezal articulado porta electrodo (20) una máquina electro-erosionadora o desintegradora de metales, elimina el material metálico, particularmente el material del manto que es la parte cobertura, en donde dicho desintegrador puede ser de 460V alterno, con una potencia de 20KVA, con una frecuencia de 50 Hz, con 100 de ciclos de trabajo, en donde la corriente máxima puede ser 500A y un voltaje de trabajo de 3 a 30 volt.

Cuadratura del cabezal antes del inicio de la etapa de electroerosión. Esta cuadratura del cabezal articulado fue manual, pero puede ser automática a través de sensores de posición y actuadores, tales como pistones hidráulicos, motores paso a paso entre otros.

Posteriormente se instalan los elementos de seguridad, como una pantalla ignífuga, la que contiene las chispas, y el agua que pasa a través del electrodo, la que permitió mantener la temperatura de trabajo menor a 35°C.

Antes de iniciar el proceso se verifica la existencia del agua y que esta pase por el electrodo, ya que al mantener fría la pieza y el perno, se evitan cambios bruscos de temperatura o que se cambien las propiedades metálicas de los materiales, o cambios estructurales en el metal. En donde el electrodo usado fue de molibdeno y de forma tubular con 6 mm de diámetro.

La perforación permitió que la rosca no se dañe ni se pierda la línea de centro. En este ejemplo el tiempo de desintegración o eliminación por electroerosión fue de 28 min.

Después se mecanizó con una broca con placa, o también se pueda hacer con una fresa, para eliminar los puntos altos provocados por la desintegración y con ello tener una superficie lisa y limpia para poner la camisa, una vez que se haya dejado la superficie interior de manera lisa o sea se mejora la calidad superficial interna. En este ejemplo de realización de una nueva perforación e instalación de la camisa (12) se usó acero laminado SAE 4340, que es 3 veces mejor que el acero estructural del manto A 36-37, para sellar de manera definitiva la perforación del manto en que se aloja el perno. Lo anterior es factible gracias a la implementación de un procedimiento no invasivo y de gran precisión, y por la forma cilindrica de la camisa (12), la cual permite una distribución uniforme las cargas mecánicas, evitando así el daño al manto de molino (1 1 ) y debido al uso del acero laminado SAE 4340, que es 3 veces mejor que el acero estructural del manto A 36-37, permite que esta reparación tenga una vida útil de al menos 15 años y se espera que el tiempo entre fallas de esta reparación sea de 20 años o más, o sea es una solución definitiva y no temporal como son las soluciones del estado del arte.

También se puede usar una máquina electro-erosionadora o desintegradora de metales, elimina el material metálico, con una frecuencia de 50 a 60 Hz, con 100 de ciclos de trabajo, en donde la corriente máxima puede ser 500A y un voltaje de trabajo de 3 a 30 volt, en donde el electrodo también puede ser de camgraph y el electrodo es tubular, electrodo semi cuadrado sin núcleo o electrodo sin núcleo cuadrado roscado. Dependiendo del perno se puede usar electrodos de entre 6mm y 100 mm de diámetro.

Finalmente, esta solución es aplicable 100% en toda la industria de la minera y mecánica.

Las fuentes energías que se usaron dentro del proceso de desintegración o eliminación de metales fueron:

Energía eléctrica: funcionamiento de la fuente de poder, bombas de agua, Agua: Refrigeración de la fuente de poder, refrigerar el proceso de desintegración y a su vez evacuar los residuos metálicos producidos en el proceso.

· Aire: Funcionamiento del avance automático del cabezal porta electrodo y refrigerar la bobina del cabezal vibrador.