Revestimientos de caucho

En un principio, la mayoría de los revestimientos para molinos estaban fabricados con materiales metálicos (como el acero con alto contenido en manganeso). Sin embargo, debido a las ventajas que ofrecen los materiales de caucho en cuanto a vida útil y rentabilidad, surgieron los revestimientos de caucho (como se muestra en la figura 5-19). Desde su introducción en 1921, los revestimientos de caucho han adquirido una amplia aplicación. Se tiene constancia de que el primer uso de los revestimientos de caucho se remonta a 1921, cuando se instaló el primer juego de revestimientos de caucho en un molino secundario molino de bolas (1,2 m × 6,1 m, es decir, 4 pies × 20 pies) en la mina de oro de Nippissing, en Estados Unidos. Desde entonces, han aparecido numerosas patentes de revestimientos de caucho y se han llevado a cabo ensayos industriales en los que se utilizaban materiales de caucho como revestimientos para molinos, pero la verdadera comercialización de los revestimientos de caucho tuvo lugar a principios de la década de 1960. Hoy en día, los revestimientos de caucho se han aplicado ampliamente en operaciones secundarias y de remolienda. Aunque los revestimientos metálicos (de acero) siguen predominando en los molinos primarios, los revestimientos de caucho también han logrado avances considerables en el sector de los molinos primarios durante los últimos 20 años. Molinos de barras no son especialmente adecuadas para los revestimientos de goma, ya que los extremos de las varillas tienden a rasgar dichos revestimientos.

Figura 5-19 Revestimientos de caucho

El desgaste de los revestimientos de caucho también es una combinación de impacto, desgaste por abrasión y corrosión. Cualquier variación en estos factores afectará significativamente al desgaste del revestimiento de caucho. El mecanismo de resistencia al desgaste de los revestimientos de caucho es completamente diferente al de los revestimientos de acero; la diferencia más importante y evidente es la dureza. A diferencia de los revestimientos de acero, que resisten la abrasión gracias a su dureza, los revestimientos de caucho solo sufren una deformación elástica y desvían las partículas abrasivas cuando la velocidad de impacto es baja. Cuando los revestimientos de caucho se ven sometidos a una fuerza, se deforman, pero una vez que se elimina dicha fuerza, recuperan su forma, evitando así que se desgarren o se desgasten, al tiempo que absorben la energía del impacto. Por el contrario, los materiales de acero sufren una deformación plástica, lo que provoca desgaste. Sin embargo, cuando la fuerza de impacto es demasiado grande o la velocidad de impacto es demasiado alta (por ejemplo, > 9 m/s), el desgaste de los materiales de caucho aumenta drásticamente, lo que suele provocar una rotura por desgarro. Otra diferencia es la resistencia. Los revestimientos de caucho son más propensos a desgarrarse que los de acero en las siguientes condiciones: (1) presión de contacto extremadamente alta; (2) fuerza concentrada en puntos afilados; (3) extrusión excesiva en los bordes y esquinas del revestimiento de caucho. Esto se debe a la resistencia limitada de los materiales de caucho, lo que, en consecuencia, provoca un rápido desgaste de los revestimientos de caucho. El ángulo de impacto de las diferentes bolas de acero también influye en gran medida en el desgaste de los revestimientos de caucho. Con un ángulo de impacto de 90°, el desgaste es mínimo; cuando el ángulo de impacto disminuye a 30°, el desgaste se multiplica por unas 40 veces; a 15°, puede incluso multiplicarse por unas 130 veces. A ángulos de impacto de entre 50° y 70°, los revestimientos de caucho y de acero presentan un rendimiento similar; entre 70° y 90°, los revestimientos de caucho tienen una mejor resistencia al impacto que los de acero. La resistencia a la tracción y al desgarro de los materiales de caucho son factores decisivos para el rendimiento de los revestimientos de caucho, ya que estos dos factores desempeñan un papel clave en la resistencia a la fatiga de dichos revestimientos.

El uso de revestimientos de caucho en operaciones de trituración primaria con fuerzas de trituración extremas sigue siendo problemático, ya que la tasa de desgaste de dichos revestimientos es demasiado elevada. Incluso con caucho de mayor espesor, sigue siendo difícil conseguir una vida útil razonable de los revestimientos. Aunque el coste del material de los revestimientos por tonelada de mineral es similar en el caso de los revestimientos de caucho y los de acero, la corta vida útil de los revestimientos de caucho en estos casos conlleva un mantenimiento frecuente, lo que hace que los revestimientos de caucho resulten poco rentables.

Sin embargo, los revestimientos de caucho son muy adecuados para aplicaciones de trituración secundaria. Incluso con una goma relativamente fina, su vida útil sigue estando dentro de un rango aceptable. Los materiales de goma especialmente diseñados, con estructuras moleculares a medida, han mejorado aún más la resistencia al desgaste y han reducido el tiempo de inactividad por mantenimiento. A partir de los datos de diseño de los materiales de goma existentes, ahora es posible diseñar revestimientos de goma específicamente para las condiciones y requisitos particulares de cada mina, satisfaciendo sus necesidades y mejorando la eficiencia económica.

En el caso de las operaciones de molienda ya existentes, si la dureza del mineral se aproxima o supera la de los revestimientos metálicos del molino, se puede considerar o probar el uso de materiales a base de caucho. Los revestimientos de caucho pueden ofrecer una mayor rentabilidad, menores costes de material de revestimiento y una mayor disponibilidad de la planta [49].

Un buen material de caucho natural o sintético para los revestimientos de molinos debe tener una elongación de 500%–600%, es decir, debe poder estirarse entre 5 y 6 veces sin romperse. La resistencia a la tracción debe rondar los 20 MPa (3000 psi). Una tercera propiedad importante es la dureza, que debe situarse en el rango de Shore A 55–70. El caucho para revestimientos de molinos suele ser una mezcla de caucho natural y sintético. En algunos casos, puede ser totalmente sintético. Por lo general, las proporciones de caucho natural, caucho sintético, aditivos químicos y cargas constituyen un compuesto. Cada fabricante de revestimientos de caucho tiene su propio compuesto y diseño.

Los revestimientos de caucho siguen presentando numerosas desventajas: (1) No son adecuados para aplicaciones en las que los reactivos de flotación se añaden directamente al molino, ya que estos reactivos pueden degradar las propiedades del caucho. (2) Tampoco son adecuadas para temperaturas superiores a 80 °C; cuando la temperatura supera los 85 °C, el caucho pierde elasticidad gradualmente, lo que provoca un desgaste acelerado. A 100 °C, el desgaste de los revestimientos de caucho se multiplica por 5 o 6 en comparación con el que se produce a 50 °C. Dado que el caucho no disipa el calor fácilmente, los revestimientos de caucho se utilizan generalmente en molinos húmedos. (3) Suelen ser más gruesos que los revestimientos de acero, lo que reduce el volumen efectivo de molienda o la capacidad de molienda del molino. Este efecto puede ser significativo en molinos pequeños. (4) El diámetro de las bolas de acero no debe superar los 80 mm. (5) El consumo de medios de molienda (bolas de acero) puede aumentar. Se ha observado que los revestimientos de caucho aumentan el consumo de medios de molienda en comparación con los revestimientos de hierro fundido Ni-Hard. (6) Los molinos de bolas que utilizan revestimientos de caucho suelen requerir un tamaño de alimentación menor (normalmente no superior a 15 mm, dependiendo de las propiedades del mineral). Cabe señalar que algunas de estas desventajas pueden superarse mediante formulaciones especiales de caucho. Los revestimientos de caucho también difieren de los de acero en cuanto a su diseño.

En resumen, los revestimientos de caucho han sustituido a los de acero en la mayoría de las operaciones de remolienda. Los revestimientos de caucho presentan ventajas como una larga vida útil, mecanismos de desgaste independientes de la dureza del material que se muele, un peso ligero, una instalación fácil y rápida, y la reducción del ruido. La resistencia al desgaste de los revestimientos de caucho depende de su capacidad para mantener la elasticidad sin cortarse ni desgarrarse al recibir el impacto de partículas abrasivas o cuando estas se clavan en la superficie. Sin embargo, al sustituir los revestimientos de acero por los de caucho, a menudo se observa que el consumo de medios de molienda (bolas de acero) aumenta, mientras que el rendimiento disminuye. Esto último se debe a que los revestimientos de caucho son más gruesos que los de acero, por lo que ocupan más espacio de molienda.