Metodología y diseño del prototipo de un ore sorter para pruebas de laboratorio en minería de metales preciosos

Abstract

El presente trabajo plantea la metodología y diseño de un prototipo de ore sorter para hacer pruebas a escala laboratorio utilizando mineral de oro y plata de una mina en el sur de Ayacucho. En esta tesis se definieron los parámetros de operación del prototipo en el que se procesarán 150 partículas de mineral al día de entre 20 y 75 mm de diámetro. Luego, siguiendo la norma VDI 2221, se seleccionó un concepto solución adecuado para los requisitos de operación. Se diseñó un prototipo de ore sorter tipo faja con eyectores de paleta accionados por servomotores Mitsubishi HF-SP52 de 0.5 kW. Se diseñó la transmisión de la faja transportadora utilizando ejes y engranajes cónicos de aluminio 6061 T6 para un motor Siemens Nema 56 de 0.25 HP. También se desarrolló la transmisión de los eyectores mecánicos utilizando acero AISI 1045 para diseñar un tren de engranajes cónicos. El diseño de los componentes mecánicos se combinó con diseño en CAD para diseñar la geometría completa del ore sorter. Se utilizó la simulación en Rocky DEM para validar las trayectorias de caída libre y eyección de las partículas. Se determinó que las paletas, a una velocidad de faja de 0.5 m/s, deben rotar a 150 rpm y utilizar 5.59 Nm de torque para poder eyectar satisfactoriamente las partículas. Finalmente, se realizó un estudio de desgaste de superficies donde se comprobó que tanto la superficie de las paletas como la de los contenedores de partículas no se desgastarán más de 1 mm en toda la vida útil del prototipo.

This document presents the methodology and design of an ore sorter prototype to carry out tests at laboratory scale using gold and silver ore from a mine located in the south of Ayacucho. As a result from this investigation, the operating parameters of the prototype were defined, in which 150 ore particles a day between 20 and 75 mm in diameter will be processed. Then, following the VDI 2221 standard, a suitable design solution for the operating requirements was selected. A belt-type ore sorter prototype was designed with paddle ejectors driven by 3 Mitsubishi HF-SP52 0.5 kW servo-motors. The conveyor belt transmission was designed using 6061 T6 aluminum bevel gears and shafts for a 0.25 HP Siemens Nema 56 motor. The mechanical ejector drive was also developed using AISI 1045 steel to design a bevel gear train. The mechanical component design was combined with CAD design to define the complete geometry of the ore sorter. Simulations in Rocky DEM were used to validate the free fall and ejection trajectories of the particles. It was determined that the paddle ejectors, at a belt speed of 0.5 m/s, must rotate at 150 rpm and use 5.59 Nm of torque to be able to successfully eject the particles. Finally, a study of surface wear was carried out where it was possible to verify that both the surface of the paddle ejectors and that of the particle bins will not wear more than 1 mm throughout the prototype’s operating life.