Beneficiamento i - Geovane Braga

Apostila de Beneficiamento I

Apostila de Beneficiamento I Apresentao Este material possui carter introdutrio para a disciplina de Beneficiamento I do Centro de Ensino Tcnico So Carlos. A apostila foi elaborada com o objetivo de fornecer aos alunos um material acessvel. O material deve ser complementado com as notas de aula e exerccios propostos a parte.

Autor:

Geovane Paulo BragaEngenheiro de Minas UFMG

Centro de Ensino Tcnico So Carlos Itabirito - 2010

CETESC Tcnico em Minerao

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SUMRIO1 INTRODUO AO TRATAMENTO DOS MINERAIS ......................................... 4 1.1 Definies e conceitos bsicos ................................................................................ 4 1.2 Tratamento ou Beneficiamento dos Minerais .......................................................... 8 1.3 Balano de Materiais ............................................................................................. 18 2 CARACTERIZAO TECNOLGICA DE MINRIOS ...................................... 21 2.1 Introduo............................................................................................................. 21 2.2 Granulometria ....................................................................................................... 21 3 LIBERAO ........................................................................................................... 36 3.1 Conceito ................................................................................................................. 36 3.2 Correlao da liberao com cominuio e concentrao ..................................... 36 3.3 Tipos de liberao .................................................................................................. 36 3.4 Grau de liberao (GL) .......................................................................................... 38 3.5 Comportamento das partculas na concentrao ................................................... 39 3.6 Estudo das partculas mistas .................................................................................. 40 4 COMINUIO ........................................................................................................ 41 4.1 Conceito ................................................................................................................. 41 4.2 Diviso (Etapas) .................................................................................................... 41 4.3 Problemas dos finos ............................................................................................... 41 4.4 Empolamento ......................................................................................................... 42 4.5 Mecanismos de fragmentao dos minerais .......................................................... 42 5 BRITAGEM ............................................................................................................. 43 5.1 Conceito ................................................................................................................. 43 5.2 Diviso (Etapas) .................................................................................................... 43 5.3 Tipos de britadores ................................................................................................ 44 5.4 Curvas granulomtricas dos britadores.................................................................. 58 5.5 Circuitos de britagem ............................................................................................ 59 6 MOAGEM ................................................................................................................ 61 6.1 Conceito ................................................................................................................. 61 6.2 Objetivos................................................................................................................ 61 6.3 Diviso ................................................................................................................... 61 6.4 Processos de Moagem ........................................................................................... 62 6.5 Moinhos rotativos ou cilndricos ........................................................................... 63 6.6 Energia de fragmentao ..................................................................................... 78 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ..................................................................... 80


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1 INTRODUO AO TRATAMENTO DOS MINERAIS 1.1 Definies e conceitos bsicosObjetivando uma melhor compreenso dos fundamentos tericos e prticos do Tratamento, faz se necessria a introduo de alguns conceitos. importante ressaltar que os termos Beneficiamento, Tratamento e Processamento so equivalentes. Tratamento ou Beneficiamento de minrios consiste de operaes aplicadas aos bens minerais visando modificar a granulometria, a concentrao relativa das espcies minerais presentes ou a forma, sem contudo modificar a identidade qumica ou fsica dos minerais. H, no entanto, autores que defendem um conceito mais amplo para o tratamento, como sendo um processamento no qual os minerais podem sofrer at alteraes de ordem qumica, resultantes de simples decomposio trmica ou mesmo de reaes tpicas geradas pela presena do calor. A aglomerao (sinterizao e pelotizao) de minrios finos, ustulao e calcinao so consideradas, dentro desse conceito, como tratamento de minrios; preferimos consider-las como sendo operaes pirometalrgicas. Mineral todo corpo inorgnico de composio qumica e de propriedades fsicas definidas, encontrado na crosta terrestre. Minrio toda rocha constituda de um mineral ou agregado de minerais contendo um ou mais minerais valiosos, possveis de serem aproveitados economicamente. Esses minerais valiosos, aproveitveis como bens teis, so chamados de minerais-minrio. O mineral ou conjunto de minerais no aproveitados de um minrio denominado ganga. As operaes de concentrao separao seletiva de minerais baseiam-se nas diferenas de propriedades entre o mineral-minrio (o mineral de interesse) e os minerais de ganga. Entre estas propriedades se destacam: peso especfico (ou densidade), suscetibilidade magntica, condutividade eltrica, propriedades de qumica de superfcie, cor, radioatividade, forma etc. Em muitos casos, tambm se requer a separao seletiva entre dois ou mais minerais de interesse. Para um minrio ser concentrado, necessrio que os minerais estejam fisicamente liberados. Isto implica que uma partcula deve apresentar, idealmente, uma nica espcie mineralgica. Para se obter a liberao do mineral, o minrio submetido a uma operao de reduo de tamanho cominuio, isto , britagem e/ou moagem , que pode variar de centmetros at micrometros. Como as operaes de reduo de tamanho so caras (consumo de energia, meio moedor, revestimento etc.), deve-se fragmentar s o estritamente necessrio para a operao seguinte. Para evitar uma cominuio excessiva, faz-se uso de operaes de separao por tamanho ou classificao (peneiramento, ciclonagem etc.), nos circuitos de cominuio. Uma vez que o minrio foi submetido reduo de tamanho, promovendo a liberao adequada dos seus minerais, estes podem ser submetidos operao de separao das espcies minerais, obtendo-se, nos procedimentos mais simples, um concentrado e um rejeito. O termo concentrao significa, geralmente, remover a maior parte da ganga, presente em grande proporo no minrio. A purificao, por sua vez, consiste em remover do minrio (ou pr-concentrado) os minerais contaminantes que ocorrem em pequena proporo. CETESC Tcnico em Minerao 4

Na maioria das vezes, as operaes de concentrao so realizadas a mido. Antes de se ter um produto para ser transportado, ou mesmo adequado para a indstria qumica ou para a obteno do metal por mtodos hidro-pirometalrgicos (reas da Metalurgia Extrativa), necessrio eliminar parte da gua do concentrado. Estas operaes compreendem desaguamento (espessamento e filtragem) e secagem e, geralmente, na ordem citada. Em um fluxograma tpico de tratamento de minrios (Figura 1.1), as operaes unitrias so assim classificadas: cominuio: britagem e moagem; peneiramento (separao por tamanhos) e classificao (ciclonagem, classificador espiral); concentrao gravtica, magntica, eletrosttica, concentrao por flotao etc. desaguamento: espessamento e filtragem; secagem: secador rotativo, spray dryer, secador de leito fluidizado; disposio de rejeito. A Figura 1.3 mostra, como exemplo real de beneficiamento, um fluxograma de usina de minrio de ferro.


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Figura 1.1 Fluxograma tpico de tratamento de minrio.

1.1.1 Mineral uma substncia slida, natural, inorgnica, que possui composio qumica definida e arranjo atmico ordenado. Ex.: Quartzo (SiO2), Hematita (Fe2O3), etc. importante esclarecer que o carvo mineral encontrado na crosta terrestre no um mineral (apesar da denominao carvo mineral), pois essa substncia de origem orgnica. Da mesma forma, os rubis sintticos no se enquadram no conceito pelo fato de serem produtos artificiais.


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1.1.2 Mineral-minrio a espcie mineral da qual se pode extrair, economicamente, uma ou mais substncias teis, sejam metais, elementos ou compostos qumicos. Ex.: Blenda ou esfalerita: (ZnS) - da qual se extrai economicamente zinco; Hematita: (Fe2O3) - da qual se extrai economicamente o ferro; Galena: (PbS) - da qual se extrai economicamente o chumbo; Apatita: (PO4)3Ca5F - da qual se extrai economicamente o P2O5. 1.1.3 Ganga So os minerais inteis ou de valor secundrio, que ocorrem associados ao mineralminrio. As gangas podem ser metlicas ou no metlicas. Considerando a associao mineral: ouro, pirita e quartzo. Para fixao dos conceitos, tem-se: Ouro: mineral-minrio (elemento nativo); Pirita: ganga metlica (FeS2); Quartzo: ganga no metlica (SiO2). 1.1.4 Minrio a associao de mineral-minrio e ganga, da qual podemos extrair economicamente, pelos processos tecnolgicos atuais, uma ou mais de uma substncia til, sejam metais (minrios metlicos), sejam elementos ou compostos qumicos (minrios no metlicos ou minrios qumicos). Viu-se que o conceito de minrio bastante amplo, dependendo da tcnica, lugar e fator econmico. A evoluo da tecnologia pode levar uma associao mineral a ser considerada minrio, embora antes no o fosse. Existe at uma clebre frase americana que diz: "O minrio no existe, o homem quem o faz". Evidentemente, criando condies tecnolgicas e econmicas para isso. 1.1.5 Mineral industrial o mineral utilizado tal como se encontra na natureza (no se extrai do mesmo nenhuma substncia til). Ex.: Quartzo (utilizado na indstria tica e eletrnica); Topzio (utilizado como gema); Asbesto (utilizado como isolante trmico).


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1.2 Tratamento ou Beneficiamento dos Minerais1.2.1 Conceito o processamento dos minerais brutos, para obteno de produtos de diferentes valores, sem alterar a identidade fsica e qumica dos mesmos. Compreende aquelas operaes que se aplicam aos bens minerais para modificar as suas condies de composio ou de forma, exigidas ou convenientes ao seu uso ou aplicaes. oportuno salientar que o beneficiamento se diferencia, por exemplo, dos processamentos hidrometalrgicos (em que se tem tratamentos qumicos para se conseguir produtos aptos metalurgia, como o caso da produo de alumina a partir das bauxitas impuras) ou mesmo dos processamentos pirometalrgicos (que tratam minrios brutos: pelotizao, calcinao, sinterizao, etc.). 1.2.2 Tipos de beneficiamento Beneficiamento necessrio: quando o minrio no pode ser aproveitado tal como se encontra; Beneficiamento conveniente: quando o minrio beneficiado apresenta um maior lucro.

1.2.3 mbito (Campo de ao) do beneficiamento Eliminao das espcies qumicas no desejveis, obtendo-se um produto mais rico denominado concentrado, Eliminao das partculas de tamanho inconveniente, obtendo-se um produto mais selecionado.

1.2.4 Estgios do beneficiamento a) Sob o ponto de vista fsico: Reduo de tamanho; Separao das partculas de caractersticas fsicas diferentes. b) Sob o ponto de vista qumico: Liberao das partculas de diferentes composies qumicas; Separao das partculas de diferentes composies qumicas. Obs.: Liberar: desunir, tornar livres os minerais de uma associao mineral. Separar: isolar, afastar uma espcie mineral de outra. Para se conseguir a liberao, tem que haver fragmentao ou cominuio (reduo de tamanho) da associao mineral (exceto para os casos em que ocorre liberao natural minerais de aluvio, por exemplo). Para se conseguir a separao das espcies minerais, necessita-se liberar esses minerais.


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1.2.5 Problema geral do beneficiamento o de separar as partculas minerais de um minrio em funo da espcie. Separa as espcies minerais teis (minerais-minrio) das espcies minerais inteis (ganga). Considerando uma associao mineral constituda de espcies minerais teis e inteis (ganga), sendo submetida ao beneficiamento (operaes de fragmentao e separao), tem-se: Soluo ideal: Concentrado ideal - produto constitudo somente de partculas teis; Rejeito ideal- produto constitudo somente de partculas inteis (ganga). Soluo real: Concentrado real - produto constitudo predominantemente de partculas teis (partculas teis contaminadas com partculas de ganga); Rejeito real - produto constitudo predominantemente de partculas de ganga (partculas de ganga com presena de teis); s vezes obtm-se um produto de valor intermedirio: misto ou mdio. 1.2.6 Propriedades dos minerais utilizadas no beneficiamento a) Propriedades fsicas Cor e brilho: cata ou catao manual, seleo automtica; Densidade: concentrao gravimtrica ou gravtica; Susceptibilidade magntica: concentrao magntica; Condutividade eltrica: concentrao eletrosttica; Tamanho, forma, densidade: peneiramento, classificao. b) Propriedades fsico-qumicas de superfcie Tenso superficial: flotao; Molhabilidade: flotao; Adsoro: flotao. necessrio haver, entre as espcies minerais de uma associao mineral, uma propriedade diferenciadora, para ocorrer a separao das mesmas. 1.2.7 Operaes unitrias (ou fases operatrias) do beneficiamento 1.2.7.1 Cominuio ou Fragmentao Visa reduo de tamanho da associao mineral. Divide-se em Britagem e Moagem. Britagem: a 1 etapa de reduo de tamanho. aplicada ao material mais grosseiro e realizada a seco. Aparelhos: britadores. Produto: britado. Moagem: a 2a etapa de reduo de tamanho. aplicada para materiais mais [mos e realizada quase sempre a mido (polpa aquosa - minrio + gua) e, excepcionalmente a seco, quando o material beneficiado no pode ser molhado. 9


Aparelhos: moinhos. Produto: modo. 1.2.7.2 Graduao (Classificao por tamanho) Visa separao das partculas minerais por ordem de tamanho. realizada por peneiramento industrial ou por classificao. Peneiramento Industrial: separa as partculas por ordem de tamanho. Baseia-se no princpio de que as partculas com dimetro maior que a abertura de uma peneira (por exemplo), nela ficam retidas, e as partculas de dimetro menor que a abertura da peneira, a atravessam. Aparelhos: peneiras, grelhas, crivos, etc. Produtos: Oversize (retido); Undersize (passante). Classificao: separa as partculas por ordem de tamanho, forma e densidade. Baseia-se no princpio de que as partculas de diferentes dimetros e forma possuem diferentes velocidades de sedimentao em um meio fluido. Aparelhos: classificadores Produtos: Overflow (transbordado); Underflow (afundado).

1.2.7.3 Concentrao Visa ao aumento relativo dos minerais valiosos (e no ao aumento da quantidade), atravs da eliminao dos minerais inteis, baseando-se na diferena de propriedades fsicas ou fsico qumicas de superfcie entre as espcies minerais a serem separadas. Aparelhos: concentradores. Produtos: Concentrado - produto de maior valor; Rejeito - produto intil. s vezes obtemos um produto de valor intermedirio: misto ("middling"). 1.2.7.4 Desaguamento (ou separao slido-lquido) Visa eliminao da gua que acompanha o material slido, para obteno de um produto seco. Compreende: espessamento, filtragem (ou filtrao) e secagem. Espessamento: a 13 etapa da eliminao da gua. Consegue-se uma eliminao grosseira da gua (como se fosse uma decantao). Aparelhos: tanques especiais denominados espessadores. Produtos: Overflow (transbordado); Underflow (afundado). Filtragem: a 23 etapa de eliminao de gua. O produto ainda contm 7 a 20% de gua. Aparelhos: filtros. . Produtos: filtrado;


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Bolo ou torta ("cake"). Secagem: a ltima etapa de eliminao de gua. O produto ainda contm 1 a 5% de gua. Aparelhos: fomos secadores. Produto: produto seco. Em se tratando de minrios, a etapa de secagem j marca uma transio entre o Beneficiamento e a Metalurgia.

1.2.7.5 Operaes auxiliares So operaes complementares s do beneficiamento. Tem-se: Armazenamento, Transporte, Amostragem, Pesagem, Condicionamento, etc. O armazenamento feito em silos e proporciona uma reserva de material para possveis paradas na lavra, no transporte, no peneiramento, na moagem, etc. O transporte utiliza desde caminhes, at correias transportadoras, bombas (para polpas), etc. A amostragem e pesagem so necessrias para fins de controle, como verificao do andamento dos processos (concentrao, por exemplo). O condicionamento possibilita a introduo de condicionadores) para auxiliar na flotao dos minerais. 1.2.8 Justificativas econmicas do beneficiamento A finalidade primordial do beneficiamento a obteno do lucro atravs de: Economia com transporte (frete): com a eliminao dos produtos menos valiosos ou indesejveis, transporta-se somente aquele de maior valor. Reduo das despesas metalrgicas: grande parte das impurezas so eliminadas pelo beneficiamento, havendo pois, uma economia de combustvel, de fundentes, de energia eltrica, etc., na obteno do metal. Menores perdas de metal nas escrias: na produo do metal, h a produo de escria (produto constitudo de impurezas eliminadas pela metalurgia). Essa escria sempre possui uma certa porcentagem de metal. Evidentemente, se h menos impurezas a eliminar, h um menor volume de escria no processamento metalrgico e, portanto, menor perda de metal. reagentes adequados (nos

1.2.9 Terminologia do beneficiamento a) Usina (planta ou engenho) qualquer instalao que se destina ao beneficiamento. Em outras palavras, a instalao que se destina ao beneficiamento dos minerais.


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b) Fluxograma uma representao esquemtica que indica a seqncia das operaes a que se submete o minrio ou associao mineral na usina, bem como os aparelhos utilizados. O fluxograma pode ser qualitativo (simplificado) ou quantitativo (detalhado). Fluxograma qualitativo (simplificado): quando o fluxograma representa a seqncia das operaes e os aparelhos, sem especificao do nmero, bem como da capacidade desses. Ex.:

Figura 1.2a. Representao esquemtica de um fluxograma qualitativo (simplificado). Fluxograma quantitativo (detalhado): quando, alm da seqncia das operaes e dos aparelhos, h referncia capacidade e nmero desses, bem como outros detalhes. Ex.:

Figura 1.2b. Representao esquemtica de um fluxograma quantitativo (detalhado).

Figura 1.3. Fluxograma de uma mina de minrio de ferro. CETESC Tcnico em Minerao 12

c) Circuito o caminho seguido pelo material dentro da usina. Pode ser aberto ou fechado. Circuito Aberto: quando o material no retratado, isto , quando o material no sofre repetio de tratamento. Esse circuito usado quando no h necessidade de um controle rigoroso da faixa granulo mtrica do produto.

Figura 1.4. Representao esquemtica de um circuito aberto. Circuito fechado: quando apenas parte do material sofre repetio de tratamento, ou seja, recircula. O material que recircula denominado carga circulante. Esse circuito usado quando h um controle rigoroso da faixa granulo mtrica do produto.

Ex.: Circuito fechado: britador/peneira

AB alimentao do britador NA nova alimentao PB produto do britador AP alimentao da peneira OS oversize US undersize CC carga circulante

Figura 1.5 Representao britagem/peneiramento Nesse circuito tem-se: AB = NA + OS = PB; Relao 1 AP = US + OS = PB; Relao 2

esquemtica

de

um

circuito

fechado

de

Relao 1 = Relao 2 NA + OS = US + OS ; NA = US A nova alimentao do britador igual ao produto efetivo da peneira (undersize).


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d) Alimentao a quantidade de material que uma usina ou um determinado aparelho recebe para tratar. Tipos de alimentao: Alimentao global (Run of mine - ROM ou Run of quarry - ROQ): material bruto que vem diretamente da mina ou pedreira para ser tratado na usina. Alimentao regulada: quando o material que chega ao aparelho possui velocidade de fluxo constante. Alimentao no regulada: quando a velocidade intermitente. Alimentao afogada: quando o material que chega ao aparelho vem em quantidade maior que a capacidade do mesmo, havendo sobra de material. Alimentao escalpelada: quando o material que chega ao aparelho passa antes por uma classificao, no contendo partculas abaixo de uma granulometria especificada.

e) Teor Refere-se ao contedo de um material til em um determinado produto, sendo geralmente expresso em % em peso. Define-se como teor a massa de um elemento ou substncia pura, referido massa total em considerao. determinado em laboratrio qumico. Ex.: Alimentao com 1 % de Cu; Concentrado com 36% de Cu. Formas de se expressar o teor de minrios: Porcentagem do metal existente no minrio: para metais comuns. Ex.: Minrios de Fe, Mg, Zn, Pb, Sn, Ni, Cu, Hg. Porcentagem de xido de metal existente no minrio: para alguns metais comuns. Ex.: Minrio de alumnio ( % de Al2O3); Minrio de tungstnio (% de WO3). Gramas de metal por tonelada de minrio: para metais preciosos. Ex.: Minrio de ouro (8 g/t); Minrio de prata (150 g/t). Miligramas do metal por tonelada de minrio: para metais raros. Ex.: Minrio de urnio (300 mg/t). Clculo do teor de minrios em funo da densidade. comum no haver um laboratrio qumico disponvel. Pode-se ento, com uma pequena margem de erro, determinar a densidade picnomtrica (densidade aparente) do minrio em questo, calculando-se a seguir o seu teor.


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Calculada a % de mineral-minrio no minrio, calcula-se a seguir o contedo de material til (teor) desse minrio.


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Ex.: Determinar a densidade picnomtrica e o teor de um romeno de ferro constitudo basicamente de hematita (Fe203) e quartzo (Si02). As pesagens obtidas foram: Pl = 36,99 g; P2 = 43,83 g; P3 = 92,05 g e P4 = 86,88 g. DADOS: Densidades: Hematita = 5,011, Quartzo = 2,65; Pesos Atmicos: F = 55,84, O = 16,0.

f) Beneficiamento a seco e a mido Em beneficiamento, trabalha-se com slidos particulados, ou seja, compostos de partculas. Esses slidos podem ser manipulados a seco ou a mido. Beneficiamento a seco: quando o slido for manipulado com a umidade natural com que se apresenta, sem que se adicione qualquer quantidade de gua. Operao a seco no significa, portanto, que o material tenha sido secado. Beneficiamento a mido: quando forem adicionados ao slido, quantidades substanciais de gua, formando uma mistura chamada polpa.

g) Umidade Umidade base seca: a quantidade de gua presente no slido dividida pela massa do slido (seca). a referncia normalmente utilizada em Beneficiamento. Sempre que se fizer referncia umidade, est se falando da umidade base seca, salvo meno ao contrrio. Umidade = Mmida - Mseca x 100

Mseca Umidade base mida: a quantidade de gua presente no slido dividida pela massa do slido (mida).

Umidade = Mmida - Mseca x 100

Mmida


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h) Porcentagem de slidos a massa de slidos (seca) dividida pela massa de polpa (massa de slidos + massa de gua). Sempre que se fizer referncia porcentagem de slidos, est se falando da porcentagem de slidos em peso, salvo meno expressa em contrrio. %Slidos =

MSlido x 100 MSlidos + MAgua

A porcentagem de slidos tambm pode se calculada pela expresso: %Slidos = ds . (dp da) x 100

dp . (ds da)

ds = densidade dos slidos; dp = densidade da polpa; da = densidade da gua. i) Densidades Densidade a relao massa/volume de um corpo. O conceito de densidade tem que considerar se se trata de uma partcula individual ou de um conjunto de partculas. No conjunto de partculas, h o volume de vazios entre uma partcula e outra, de modo que necessrio distinguir: densidade real, que a densidade real ou relativa das partculas individuais. Na prtica, a massa das partculas dividida pelo volume total; densidade aparente, que considera o volume das partculas mais o volume dos vazios. Formulrio sobre polpas: A polpa uma mistura de slido e lquido, sendo esse lquido frequentemente a gua. Polpa = Slido + gua

Mpolpa = Mslido + Mgua dslidos = Mslidos / Vslidos;

;

Vpolpa = Vslido + Vgua dslidos = Mslidos / Vslidos

%Slidos em massa (frao ponderal) Fp %Slidos =

MSlido x 100 MSlidos + MAgua

%Slidos = ds . (dp da) x 100 dp . (ds da) %Slidos em volume (frao volumtrica) Fv Fv = Vslido / Vpolpa


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%Slidos = (dp da) x 100 (ds da) Umidade = Mmida - Mseca x 100 (base seca)

MsecaUmidade = Mmida - Mseca x 100 (base mida)

MmidaDiluio = D = (Mgua / Mslido) Vp = Volume de polpa

Concentrao massa por volume: Cm/v = Mslido / Vpolpa

1.3 Balano de Materiais1.3.1 Introduo O conceito mais importante do tratamento de Minrios e tambm a ferramenta mais utilizada pelo profissional do tratamento de minrios o balano. Ele consiste em nada mais nada menos que aplicao pura e simples da lei de Lavoisier: todas as massas que entram numa operao de tratamento tem que sair em seus produtos no h gerao, nem consumo de massa no tratamento de Minrios. A anlise de uma operao em tratamento de minrios de forma isolada, ou em conjunto, leva em considerao, normalmente, a quantificao de um ou mais parmetros como: teor de elemento qumico ou mineralgico, quantidade de gua, quantidade de slido. Essa anlise leva em considerao o principio: Entrada = Sada No caso mais real essa equao normalmente melhor representada por: Entrada = Sada + Erro de Fechamento Uma operao de concentrao, por exemplo, envolve a separao de constituinte(s) de interesse econmico dos demais. portanto uma separao por espcie que pode resultar, de forma simplificada, em dois produtos: concentrado e rejeito. O primeiro produto contm, idealmente, somente a(s) espcie(s) til(eis) enquanto que o rejeito a(s) no til(eis). A figura 1.6 mostra uma separao envolvendo duas espcies.


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Figura 1.6 Separao entre duas espcies (concentrao) Deve-se observar que nessa separao: o concentrado contm apenas o elemento til, o rejeito contm somente o elemento no til; a quantidade relativa do elemento til (teor) no concentrado maior que na alimentao; a recuperao, ou seja a relao entre a quantidade em massa de elemento til presente no concentrado e aquela presente na alimentao, igual a 100%. Observe-se que nos casos reais a complexidade bem maior. Os valores mximos de teor no concentrado e de recuperao, acima obtidos para o elemento til, no so alcanados. Considerando-se ainda esse exemplo pode-se definir algumas relaes: A=C+E Aa = Cc + Ee R = Cc / Aa ou Rc = A / C Y = C / A = (a e)/(c e) Re = c / a Onde: A = massa da alimentao; C = massa do concentrado; E = massa do rejeito; a = teor de uma espcie i na alimentao; c = teor de uma espcie i no concentrado; e = teor de uma espcie i no rejeito; CETESC Tcnico em Minerao R = (c(a e)) / (a(c e))

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R = recuperao da espcie i Rc = razo de concentrao Y = recuperao mssica ou rendimento mssico Re = razo de enriquecimento. ndice de seletividade

Eficincia de separao


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2 CARACTERIZAO TECNOLGICA DE MINRIOS 2.1 IntroduoA caracterizao tecnolgica envolve todos os trabalhos e estudos desenvolvidos para o conhecimento das principais propriedades de um material de tal forma que se possa: avaliar a possibilidade de aplicaes industriais do material; estabelecer uma seqncia lgica de operaes visando ao processamento industrial do material. A caracterizao tecnolgica abrange: caracterizao mineralgica: envolve a determinao qualitativa e quantitativa dos constituintes minerais da amostra (no ser objeto de nosso estudo); granulometria: envolve o conhecimento prvio da distribuio de tamanho das partculas a serem processadas; liberao: verifica a condio de liberdade mtua entre os minerais presentes (teis e no teis) num dado sistema mineral.

2.2 GranulometriaAntes de entrar propriamente no desenvolvimento desse assunto, ser necessrio esclarecer o que se entende por gro e partcula. Gro: corresponde espcie mineral da forma como ocorre naturalmente em uma associao mineral. Partcula: cada um dos fragmentos que se obtm quando se submete uma associao mineral fragmentao.

Para fixao de conceitos, considera-se uma associao mineral constituda de duas espcies minerais, A e B, ocorrendo naturalmente, da seguinte forma:


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Submetendo-se essa associao mineral fragmentao e supondo-se apenas um plano de fratura, teremos:

Figura 2.1. Representao esquemtica de partculas. 2.2.1 Conceito de granulometria Etimologicamente significa medida dos gros; Na prtica o conhecimento da distribuio de tamanho das partculas. 2.2.2 Correlao de granulometria com as fases operatrias Com a Cominuio Isto evidente porque, com a cominuio, est-se reduzindo o tamanho dos fragmentos iniciais at que se consiga obter uma boa liberao da espcie mineral mais valiosa, que compe o agregado mineral. evidente que, ao cominuir, consome-se energia, devendo-se, portanto, evitar o consumo desnecessrio dessa energia. Para isso, utiliza-se da anlise granulo mtrica para verificar se houve uma boa liberao. Quanto mais fino for o produto da cominuiao, maior ser o consumo de energia e, conseqentemente, maiores sero os gastos. Com a Concentrao Viu-se que a concentrao visa ao aumento da proporo do mineral valioso em um determinado produto, evidentemente conseguida atravs da eliminao das espcies indesejveis ou mesmo, menos valiosas. Mas, para que isso seja possvel, necessrio a cominuio (britagem e moagem) desse agregado mineral, de modo a se conseguir uma boa liberao das espcies minerais componentes. Por outro lado, sabe-se que os finos sempre acarretam maiores perdas na concentrao e que a capacidade de um aparelho concentrador maior quando as partculas alimentadas so maiores. Atravs de uma anlise granulo mtrica, pode-se verificar se as partculas se encontram no tamanho adequado a uma boa concentrao. Com o Desaguamento Quanto mais fino for o material, mais difcil ser o desaguamento.


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A granulometria correlaciona-se tambm com o mercado Sempre existem especificaes granulo mtricas do mercado, de acordo com o produto que se quer comercializar e tambm de acordo com o fim a que se destina. Exemplo: especificaes granulo mtricas para o minrio de ferro: Pellet ore: 1/4"< partculas < 2"; Sinter feed: 0,105 mm < partculas < 1/4"; Pellet feed: partculas < 0,105 mm. Dimetro mdio de uma partcula Considere-se uma partcula de forma prismtica, onde: a - comprimento b - largura c - espessura

Figura 2.2. Partcula de forma prismtica. O dimetro mdio da partcula ser a mdia aritmtica das suas dimenses, ou seja: dm = a+b+c 3 O que se verifica, na prtica, que as partculas minerais dificilmente apresentam formas regulares. Considere-se uma partcula de forma irregular, onde:

a - comprimento (a maior das dimenses); b - largura (dimenso intermediria); c - espessura (a menor das dimenses). Figura 2.3. Partcula de forma irregular. O dimetro mdio da partcula ser a mdia aritmtica das suas dimenses, ou seja: dm = a+b+c 3 Fator forma de uma partcula O fator forma (h) de uma partcula de forma irregular definido por uma das seguintes relaes:


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h = a ou h = b b c Se: h < 2, a partcula tem tendncia a uma forma cbica; h > 3, a partcula tem tendncia a uma forma lamelar (placas); 2 < h < 3, a partcula tem tendncia a uma forma intermediria. O fator forma (h) mais precisamente definido pela razo do volume para o dimetro da partcula ao cubo ou a razo da rea de superfcie para o dimetro ao quadrado da partcula, ou seja: h = V/d ou h = S/d 2.2.4 Tamanho das partculas A determinao exata das dimenses das partculas minerais (geralmente de forma irregular) muito difcil, mesmo se tratando de grandes fragmentos, pois se teria de considerar o seu fator forma. Por isso, o tamanho das partculas definido, utilizando-se um critrio que seja mais adequado. Dois so os critrios mais utilizados para a definio de tamanho das partculas em tratamento de minrios: Passagem/reteno em abertura geomtrica: a definio de maior e menor passa a ser condio de passar ou no por uma abertura geomtrica; Comportamento em meio fluido (gua ou ar): a definio de maior ou menor passa a ser dada pelo comportamento distinto que diversas partculas passam a ter num meio fluido, em funo de seu tamanho e em presena de combinao de foras naturais e/ou introduzidas no sistema.

2.2.5 Anlise granulomtrica o conhecimento da distribuio de um conjunto heterogneo de partculas. A anlise granulomtrica uma ferramenta importante que fornece informaes para: caracterizao tecnolgica de minrios; controle de qualidade de um produto para comercializao, seleo de equipamentos ou processos de beneficiamento de minrios. 2.2.5.1 Mtodos de anlise granulomtrica (tabela 2.1) Vrios mtodos foram desenvolvidos baseados, quase sempre, na similaridade geomtrica ou hidrodinmicas das partculas minerais. A tabela mostrada a seguir apresenta os principais mtodos utilizados para anlise granulo mtrica e as faixas de tamanho aplicveis a cada um deles. Observa-se nesse caso que mtodos aplicveis a uma mesma faixa granulo mtrica podem no fornecer resultados muito prximos.


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Tabela 2.1. Mtodos de anlise granulomtrica. Mtodo Peneiramento Sub-Peneiramento Microscopia tica Centrifugao Sedimentao (gravitacional) Microscopia Eletrnica Faixa de aplicao (f.Lm) 100.000 ~ 37 75 -10 50 - 0,25 40-5 40-1 1- 0,005

A anlise granulomtrica por peneiramento o mtodo mais antigo e bastante utilizado na prtica laboratorial, conforme visto na tabela, para uma ampla faixa de tamanhos; e somente esse mtodo ser objeto de estudo. Nesse curso, sempre que se fizer referncia anlise granulo mtrica, est se falando da anlise granulomtrica por peneiramento, salvo meno em contrrio. 2.5.2 Anlise granulomtrica por peneiramento Consiste em fornecer a distribuio de tamanhos de um dado conjunto de partculas por referncia a uma srie de aberturas conhecidas e padronizadas (escala granulomtrica), que deixam passar ou retm determinadas classes de tamanhos. Equipamentos de peneiramento Normalmente, o peneiramento realizado por meio de um equipamento peneirador constitudo por um dispositivo de vibrao. So dois os tipos de equipamentos mais utilizados: um de bancada cujo dispositivo de vibrao acionado por um motor ligado a um eixo excntrico e outro suspenso por um conjunto mola/tirante. Escalas granulomtricas de peneiramento Uma escala granulomtrica constitui-se de um conjunto de peneiras, cujas aberturas guardam entre si uma relao constante e destinada ao estudo granulo mtrico de um conjunto de partculas. As peneiras mais utilizadas apresentam uma superficie de peneiramento (malha) constituda por fios tranados perpendicularmente de tal maneira a formar aberturas quadradas. Construo de uma escala granulomtrica: Escala granulomtrica em que as aberturas formam uma progresso aritmtica: suponha que se constitua uma escala granulo mtrica em que a peneira base tenha malha quadrada de abertura 1 mm e que as demais formem com essa uma progresso aritmtica de razo 1.


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Figura 2.4. Representao esquemtica de uma escala granulo mtrica em PA. Nota-se de imediato um inconveniente: quando se passa da peneira de abertura 1 mm para a de 2 mm, tem-se uma duplicao da mesma ao passo que quando se passa da de 9 mm (por exemplo) para a de 10 mm, a variao de tamanho bem menor. Escala granulomtrica em que as aberturas formam uma progresso geomtrica: suponha que se constitua uma escala granulo mtrica em que a peneira base tenha malha quadrada de abertura 1 mm e que as demais formem com essa uma progresso geomtrica de razo 2.

Figura 2.5. Representao esquemtica de uma escala granulomtrica em PG. Prefere-se, na construo de uma escala granulomtrica considerar aberturas que formem uma PG e, assim, ao se passar de uma abertura a outra (na srie), tem-se sempre o mesmo acrscimo relativo de tamanho, ou seja, as aberturas crescem sempre na mesma proporo. Escala de Peneiras Tyler (Srie Tyler) Para facilidade de intercmbio de resultados, de publicao de dados e catlogos, tomou-se necessrio adotar uma escala padro para anlises da classificao de tamanho e ensaios granulomtricos. A srie Tyler foi proposta por United States Company (USA) e logo se tomou de uso universal. (Existem outras sries a respeito das quais no teceremos comentrios). Tal escala constitui-se de peneiras em que as aberturas se colocam na srie em progresso geomtrica, obedecendo seguinte lei j conhecida:


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an = a1.qn-1 , onde:an - a abertura da peneira de orem n; a1 - a abertura da peneira base (de referncia) = 0,0737 mm (200 #); q - razo da progresso geomtrica = 2. Observao: Definimos mesh (smbolo #) como sendo o nmero de aberturas de uma peneira por polegada linear. Esses nmeros de malha dependem do dimetro do fio usado na confeco da tela o que resulta numa falta de equivalncia entre o nmero de malhas e o tamanho das aberturas de sries de peneiras diferentes. Devido a isso, usual e conveniente sempre referir-se ao valor da abertura da peneira, ao invs de se especificar em termos do conceito de mesh, embora seja comum na linguagem prtica o uso de nmero de mesh. As peneiras da srie Tyler so constitudas, mais comumente, de uma tela redonda presa a uma estrutura cilndrica com 200 mm de dimetro (8") e 50 mm ou 25 mm de altura. Existem, tambm, peneiras da srie Tyler com telas quadradas presas a uma estrutura, cujo comprimento de 500 mm. Na srie Tyler tomou-se: peneira base (a1) - uma peneira de abertura a1 = 0,0737 mm (73,7 m), cujo dimetro dos fios 0,05333 mm, isto correspondendo a uma peneira de 200 # (duzentas aberturas por polegada linear); razo da progresso geomtrica (q) - igual a 2 = 1,4142, significando que as aberturas variam segundo uma razo de 1,4142, ou que a abertura de uma malha 1,4142 vezes maior que a abertura da malha imediatamente inferior.

Consideraes sobre a Srie Tyler: a) A abertura de uma peneira imediatamente superior bsica ser respectivamente a abertura da peneira bsica multiplicada pela razo, ou seja: a2 = 0,0737.2 = 0,105 mm, correspondendo a uma peneira de 150 #. b) A abertura de uma peneira imediatamente inferior peneira bsica ser respectivamente a abertura da peneira bsica dividida pela razo, ou seja: a1 = 0,0737.2 = 0,053 mm, correspondendo a uma peneira de 270 #. c) A abertura de uma peneira de ordem n ser calculada pela expresso da PG, ou seja: Abertura de uma peneira de ordem 5 (n = 5): an = a1.qn-1 , a5 = 0,0737 . (1,4142)5-1, a5 = 0,295 mm (peneira) de 48# cujos fios possuem o dimetro padro = 0,23368 mm ou 0,0092); Abertura de uma peneira de ordem 8 (n = 8): an = a1.qn-1 , a8 = 0,0737 . (1,4142)8-1 , a8 = 0,834 mm (peneira de 20#).


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Dessa forma, caracteriza-se a srie de peneiras Tyler que est mostrada na tabela 2.2.

Figura 2.6. Srie de peneiras para anlise granulomtrica por peneiramento

Tabela 2.2. Escala de peneiras Tyler.

d) Pode-se, em casos especiais de necessidade prtica para intervalos menores, utilizar uma peneira intermediria (inserida ou intercalada) a duas peneiras consecutivas da 4 srie Tyler. A razo dessa nova progresso geomtrica ser 2 e pode ser facilmente determinada. Inserir (ou intercalar) uma peneira entre duas peneiras consecutivas da srie Tyler, de modo que essas trs peneiras formem uma PG.


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Se an = a1.qn-1 , vem: a.2 = a.q3-1 ; q = 2 A abertura da peneira inserida ser: a2 = a1.q = a. 2 ou a2 = a3/q ; 4 a2 = ((a. 2) / ( 2)) Ex.: Inserir uma peneira entre as peneiras de 270 # e 400 #, sendo que essas duas peneiras so consecutivas na srie Tyler, e que a abertura da peneira de 400 # 0,037 mm.4

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e) Observao complementar: Considere-se um corte perpendicular aos fios de uma peneira, como por exemplo, aos fios da peneira de 3 # da srie Tyler. Em ampliao

Figura 2.7. Representao esquemtica do corte perpendicular aos fios da peneira de 3 #.

Pode-se, portanto escrever que: 1 = 25,4 mm = 3 x abertura + 3 x dimetro do fio; 1 = 25,4 mm = 3 x 6,680 mm + 3 x 1,786 mm = 25,4 mm.


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Generalizando, considerando uma peneira de n mesh e sendo: a abertura desta peneira; df dimetro do fio utilizado na construo desta peneira. Tem se: 1 = 25,4 mm = n.a + n.df = n.(a + df); 25,4 mm = n.(a +df) ; a e df em milmetros. Ainda pode-se escrever que: n = 25,4 / (a +df). Ex.: calcular quantos mesh tem uma peneira de 3,327 mm de abertura, cujos fios usados em sua construo tm 0,914 mm de dimetro. N = 25,4 / (a + df); n = 25,4 / (3,327 + 0,914); n = 6 #. A tabela 2.3 apresenta as sries de peneiras mais utilizadas para anlise granulomtrica.


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Tabela 2.3 Sries de peneiras mais utilizadas para anlise granulomtrica.


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Representao dos resultados de uma anlise granulomtrica Como se viu, uma anlise granulomtrica por peneiramento fornece a distribuio de tamanhos de um dado conjunto de partculas, segundo uma certa escala granulomtrica. Os resultados so apresentados na forma de tabelas e/ou grficos. Tabela (Quadro)

A tabela contm normalmente as peneiras utilizadas com suas correspondentes massas retidas. Clculos de % retida em cada peneira (% retida simples) e % retidas acumuladas e passantes so tambm apresentados. Suponha, por exemplo, que um dado conjunto de partculas de peso P seja submetido a uma anlise granulomtrica, utilizando-se as seguintes peneiras da srie Tyler: 28, 35, 48, 65, 100, 150 e 200 mesh.

Figura 2.8. Representao esquemtica da posio das peneiras para anlise granulomtrica .

Os resultados de uma anlise granulomtrica so mostradas, a seguir, como exemplo.

Tabela 2.4 tabela de resultado da anlise granulomtrica


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Figura 2.9. Grfico de porcentagem passante acumulada em funo do tamanho. Tipos de anlise granulomtrica por peneiramento Anlise granulomtrica por peneiramento a seco: o mtodo de mais fcil operao e se restringe a materiais que no possuem altas porcentagens de finos. Anlise granulomtrica por peneiramento a mido: o mtodo que no apresenta restrio quanto presena de finos no material, mas bastante moroso e de mais difcil operao, alm de exigir um elevado consumo de gua. Anlise granulomtrica por peneiramento misto ou combinado: o mtodo em cujo procedimento, como o prprio nome sugere, se inclui um peneiramento a mido manual em uma peneira de pequena abertura, secagem do retido e peneiramento a seco do mesmo em uma srie de peneiras, incluindo-se a a peneira utilizada no peneiramento mido. um dos mtodos mais utilizados, e sua nica restrio de aplicabilidade para minrios que, aps terem sido molhados, tendem a se agregar quando secados. Anlise granulomtrica por peneiramento estagiado: o mtodo de anlise indicado quando o material apresenta uma faixa granulo mtrica ampla (material grosso, mdio e fino) e consiste de dois ou mais estgios de peneiramento misto (combinado). Sua restrio de aplicabilidade para materiais que, aps terem sido molhados, tendem a agregar quando secados.

Fatores que podem influenciar o resultado de uma anlise granulomtrica Amostra: fundamental que a amostra utilizada seja representativa; Tempo de peneiramento: deve ser adequado ao tipo de material e s peneiras utilizadas. Um bom procedimento prtico encontrar o tempo, atravs de ensaios sucessivos com tempos crescentes, at que a massa passante em uma ou mais peneiras no varie mais que 0,1%. Na prtica, os tempos variam entre 10 e 30 minutos; Tipo de peneiramento: caractersticas do material como umidade, tendncia agregao e quantidade relativa de finos podem determinar o tipo de peneiramento a ser efetuado;


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Sobrecarga de material nas peneiras: o clculo da massa mxima de material que pode ficar retida na peneira, cessado o peneiramento, dado pela seguinte frmula:

C = x. di + ds . Sp. ; onde; 2 C = capacidade mxima de material na peneira (em g), quando cessado o peneiramento; x = nmero de camadas de partculas admitido (pode variar de 1 a 3); di = abertura da peneira em questo (em cm); ds = abertura da peneira imediatamente acima da peneira em questo (em cm); Sp = rea til da peneira (283,5294 cm2); = densidade do material a ser ensaiado (em g/cm3). 2.2.6 Tamanho mdio das partculas Para se calcular o tamanho mdio de um dado conjunto de partculas, que foi submetido a uma anlise granulo mtrica por peneiramento (utilizando a srie Tyler, por exemplo), ser subdividido este conjunto inicial de partculas em subconjuntos (fraes), cada um dos quais estar formado por partculas de tamanho mais uniforme que o conjunto inicial. a) Tamanho mdio das partculas entre duas peneiras consecutivas a mdia aritmtica das aberturas das duas peneiras (uma que deixa que o material a atravesse e outra que o retm). Ex.: Calcular o tamanho mdio do material compreendido entre 100 # e 150 #. Obs.: Notao: - 100 # (material passante na peneira de 100 #); + 150 # (material retido na peneira de 150 #). TM = a100# + a150# = 0,148 + 0,105 = 0,1265 mm 2 2 b) Tamanho mdio das partculas entre duas peneiras no consecutivas a mdia ponderada dos tamanhos mdios das diversas fraes, compreendidas entre as duas peneiras consecutivas. Ex.: Calcular o tamanho mdio do material compreendido entre as peneiras de 10 e 48 mesh.


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3 LIBERAO 3.1 ConceitoLiberar: significa tornar livres as espcies minerais de uma associao mineral. Considera-se livre a espcie que est representada somente por partculas monominerais de sua prpria composio. Considera-se mista as partculas constitudas por mais de uma espcie mineral (partculas pluriminerais). Liberao: a condio de estarem livres, umas em relao s outras, as espcies minerais componentes de uma associao mineral. Na maioria dos casos, as espcies minerais esto consolidadas num agregado. Como meio de se obter a liberao, efetua-se a cominuio que fornecer, como produto, um conjunto de partculas. Existe uma relao direta entre a fragmentao e a liberao, ou seja, quanto maior o grau de reduo sofrido pelas partculas maior ser a liberao. Liberao natural H casos em que a liberao j existe naturalmente: certos aluvies aurferos; aluvies diamantferos; ouros minerais pesados como cassiterita, monazita, zirconita, etc.

3.2 Correlao da liberao com cominuio e concentraoA cominuio o meio para se conseguir a liberao, sendo a liberao a condio necessria para se efetuar a concentrao. Mecanismos de liberao A liberao se realiza por dois mecanismos diferentes, conforme o tipo de fraturamento da associao mineral: fraturamento intergranular: conduz liberao por destacamento dos gros; fraturamento intragranular: conduz liberao por fragmentao dos gros.

3.3 Tipos de liberaoa) Liberao por destacamento O fraturamento da associao mineral se d preferencialmente nos contornos dos gros. Ocorre quando os gros minerais tm fraca ligao. Os gros passaro a constituir os prprios fragmentos (partculas livres).


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Figura 3.1. Representao esquemtica da liberao por destacamento Teoricamente, fraturando-se a associao mineral (com rede de fraturamento) no tamanho do gro obtem-se completa liberao. Ex.: Certas rochas de estrutura ooltica (rochas formadas de gros arredondados dispersos em uma matriz amorfa); certos pegmatitos decompostos. b) Liberao por fraturamento ou fragmentao O fraturamento da associao mineral se d quando as superfcies de fratura passam atravs dos prprios gros. Com a fragmentao da associao mineral, h a formao de um conjunto de partculas. Podem-se ento obter duas espcies de partculas:

Figura 3.2. Representao esquemtica da liberao por fragmentao (ou por fraturamento). Partculas livres: quando constitudas de uma s espcie mineral; Partculas mistas: quando formadas de mais de uma espcie mineral, tendo-se, ento, partculas binrias, ternrias, etc., conforme o nmero de espcies presentes numa mesma partcula. A resistncia de um agregado mineral ao fraturamento e a forma de ruptura dependem: da natureza e das propriedades fsicas dos gros (tenacidade, dureza, clivagem, etc.); da textura do agregado ( funo da forma e das dimenses dos gros e tambm da forma como se interligam os gros). A maior ou menor liberao de uma espcie mineral depender: do tamanho da partcula; do tamanho do gro; da abundncia dessa espcie; CETESC Tcnico em Minerao 37

da sua distribuio no agregado.

Na prtica, o que ocorre com a liberao por fragmentao o seguinte: a fase mais abundante sempre mais liberada do que a fase menos abundante; s se consegue liberar a fase menos abundante quando o tamanho da partcula menor que o tamanho do gro; a fase mais abundante liberada mesmo quando o tamanho da partcula menor que o tamanho do gro; quanto mais fino o produto da fragmentao, tanto maior a liberao das espcies minerais.

3.4 Grau de liberao (GL)Grau de liberao de uma espcie mineral a relao entre a massa (ou porcentagem) desse mineral ocorrendo em partculas livres e a massa (ou porcentagem) do mineral ocorrendo em partculas mistas, somada massa (ou porcentagem) do mineral ocorrendo em partculas livres. GL = a x 100 ; a+m

Onde: a - massa (ou porcentagem) do mineral em partculas livres; m - massa (ou porcentagem) do mineral em partculas mistas. O grau de liberao pode ser avaliado atravs da utilizao de diversos mtodos que podem ser divididos basicamente em dois tipos: mtodos diretos: h a observao direta das amostras. O mtodo de Gaudin, que utiliza a microscopia tica, bastante conhecido e consiste na observao de amostras minerais em vrias faixas granulo mtricas, obtendo-se o grau de liberao para cada uma delas.

mtodos indiretos: a avaliao do grau de liberao feita aplicando-se um mtodo de concentrao adequado separao da espcie til, em vrias faixas granulo mtricas e analisando-se os resultados obtidos para cada faixa. Aplicao: Sabendo-se que o mtodo de Gaudin considera que cada partcula igual a 20 unidades e que dividida em 4 quadrantes (por retculo ou de forma imaginria), calcule o grau de liberao para a espcie til, conforme o sistema apresentado na figura abaixo.


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Figura 3.4 Liberao de espcies minerais Soluo: GL = a x 100 ; GL = 8 . 20___ x 100 ; GL = 84,21% a+m (8.20)+(3.10)

3.5 Comportamento das partculas na concentraoJ se viu que, para separar diferentes espcies minerais, se baseia na diferena de alguma propriedade (propriedade fisica ou fisico-qumica) existente entre as mesmas. Considerando um agregado mineral constitudo de duas espcies minerais, sendo uma valiosa (galena) e outra sem valor (quartzo), a concentrao poder ser feita usando-se a diferena de densidades dos dois minerais, que 7,5 para a galena e 2,65 para o quartzo. desejvel que: as partculas livres da espcie mineral valiosa (galena) devem ser conduzidas para o concentrado; as partculas livres da espcie mineral sem valor ( quartzo) devem ser conduzidas para o rejeito; comportamento das partculas mistas: como no se consegue, na cominuio, uma liberao completa do quartzo ou da galena, ento as partculas mistas sairo no concentrado ou no rejeito. As partculas mistas tero um comportamento diferenciado ao das partculas livres. Se as partculas mistas forem conduzidas para o concentrado, ter-se-, conseqentemente, uma diminuio do teor do concentrado e aumento da recuperao. Se as partculas mistas forem conduzidas para o rejeito, ter-se-, conseqentemente, um aumento do teor do concentrado e uma diminuio da recuperao. Esse mesmo problema ocorre em praticamente todos os tratamentos de minrios efetuados para todos os minerais. Como as partculas mistas contm uma frao quase sempre no desprezvel do mineral til existente no minrio, muito importante o estudo de seu comportamento.


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3.6 Estudo das partculas mistasAs partculas mistas podem ser estudadas sob dois aspectos: quantitativo e qualitativo. a) Aspecto quantitativo Consideram-se nesse estudo as propores (em massa ou em volume) com que cada mineral participa da partcula mista. Exemplo:

50% de A em volume 50% de B em volume

25% de A em volume 75% de B em volume Figura 3.5. Representao esquemtica da composio de uma partcula mista (aspecto quantitativo) b) Aspecto qualitativo Considera-se nesse estudo a forma como as espcies minerais ocorrem na partcula mista. Tipos de partculas mistas: Pode-se ter os seguintes tipos de partculas mistas, representadas como binrias para simplificar: 1 tipo: as duas espcies minerais esto justapostas, sendo a superfcie de contato plana ou ligeiramente curva: fcil liberao. 2 tipo: uma espcie mineral est inclusa na outra, podendo aparecer na borda da outra: dificil liberao. 3 tipo: uma espcie mineral envolve totalmente ou parcialmente a outra: difcil liberao. 4 tipo: uma espcie mineral est disseminada na outra sob a forma de pequenas incluses: liberao impossvel (invivel), j que seria necessrio fragmentar excessivamente o material.

Figura 3.6. Representao esquemtica da forma de ocorrncia das partculas mistas (aspecto qualitativo).


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4 COMINUIO 4.1 ConceitoCominuio ou Fragmentao a fase operatria do Beneficiamento que visa reduzir o tamanho dos blocos minerais, seja no sentido de atender as especificaes granulomtricas do mercado, seja no de se conseguir uma liberao para posterior concentrao. Observao: a cominuio tambm pode ser realizada para preparar o minrio para os processos subseqentes (exemplo: moagem do concentrado da Samarco, preparando este produto para transporte pelo mineroduto). evidente que nesta reduo de tamanho, atravs do fraturamento dos blocos minerais, temos um consumo de energia (realizao de trabalho). de verificao, na prtica, que a energia consumida na cominuio corresponde cerca de 60 a 70% de toda a energia consumida na usina.

4.2 Diviso (Etapas)Considera-se o desmonte de rochas, por explosivos, quando utilizado na lavra da mina, como sendo o primeiro estgio de fragmentao. Na usina de beneficiamento, a cominuio realizada em etapas que podem ser divididas, de forma geral, em britagem e moagem. Britagem (ou britao): a primeira etapa da cominuio, onde o tamanho das maiores partculas obtidas no produto se encontram acima de 3,3 mm. realizada a seco; Moagem: a segunda etapa da cominuio, onde o tamanho das maiores partculas obtidas no produto se encontram abaixo de 3,3 mm. normalmente realizada a mido, excepcionalmente a seco, quando o material no pode ser molhado.

4.3 Problemas dos finosNo existe um aparelho de cominuio que s produza partculas acima de determinado tamanho. Normalmente, os aparelhos s produzem partculas abaixo de determinado tamanho. Sendo assim, sempre h uma produo de finos e estes so sempre indesejveis na etapa de concentrao, pois toma-a mais onerosa e acarreta maiores perdas. Por outro :a.do, os finos tomam o manuseio mais difcil, ocupam maior volume (empolamento), bem como diminuem o rendimento operacional.


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4.4 EmpolamentoSempre que se realiza a fragmentao de um determinado material, obtemos um produto que ocupa um volume maior que o volume inicial. Denomina-se empolamento a este aumento de volume do material decorrente da fragmentao, sendo expresso em porcentagem.

4.5 Mecanismos de fragmentao dos mineraisA energia mecnica a mais freqentemente aplicada para a fragmentao e aparece sob a forma dos seguintes mecanismos (ver representao esquemtica na figura 4.1):

Compresso: onde partculas so comprimidas entre duas superfcies fragmentantes (ou corpos moedores) ou entre partculas maiores. A fora aplicada de forma mais lenta de tal maneira que este esforo possa ser diminudo com o aparecimento das fraturas nas partculas. Apresenta como resultado um nmero de fragmentos que , em geral, pequeno e de grande dimetro (baixa gerao de finos). mais comum nos britadores; Impacto: resultado do choque provocado pela queda dos corpos moedores sobre as partculas, ou pela utilizao de energia cintica (mv2/2) atravs de uma massa que normalmente descreve trajetrias circulares e se choca com blocos ou partculas. A fora aplicada muito superior resistncia da partcula causando o aparecimento de um grande nmero de partculas numa distribuio granulo mtrica com predominncia de partculas finas. o que apresenta maior eficincia energtica, mas normalmente sua aplicao mais restrita aos materiais menos abrasivos; Cisalhamento (abraso): pode ocorrer quando partculas se acham colocadas entre superfcies com movimentos de sentido contrrio, ou pelo resultado do atrito entre partculas e entre partculas e meio moedor. Neste caso, a fora aplicada insuficiente para provocar a fratura em toda partcula resultando em pequena diminuio da partcula original e a gerao de partculas finas. Caracteriza-se por alto consumo energtico.

Nas mquinas de fragmentao os trs mecanismos, em geral, ocorrem simultaneamente, porm comum em um dado tipo de equipamento a predominncia de um dos mecanismos. A grande questo que se apresenta que a maior parte da energia aplicada nos equipamentos de fragmentao perdida de forma que somente uma pequena frao desta energia aplicada fica disponvel para a fragmentao do material.


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Figura 4.1. Modos de fragmentao.

5 BRITAGEM 5.1 Conceito a primeira etapa da cominuio e se prope reduo de tamanho de grandes blocos (do metro ao centmetro) extrados das mineraes (ROM), ou mesmo das pedreiras (ROQ), atravs da sua fragmentao, quando submetido ao de esforos mecnicos objetivando: Obteno de um produto para ser diretamente comercializado, Ex.: Britas para a construo civil; Minrio de ferro. Obteno de um produto mais fino que se constituir na alimentao dos moinhos.

5.2 Diviso (Etapas)A britagem pode ser dividida em primria, secundria, terciria e, em casos especiais, quaternria. 5.2.1 Britagem Primria: quando as maiores partculas obtidas no produto so superiores a 100 mm. Usualmente na britagem primria empregam-se britadores de mandbulas, britadores giratrios, britadores de impacto e britadores de rolo dentado. Os britadores primrios so projetados para operar com cerca de 75% do tempo disponvel em virtude de serem consideradas flutuaes na alimentao do equipamento e as paradas para manuteno mecnica. Operam normalmente a seco e em circuito aberto, com ou sem grelhas para o escalpe da alimentao.


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5.2.2 Britagem Secundria: Quando as maiores partculas obtidas no produto so de tamanho compreendido entre 100 mm e 20 mm. A britagem secundria pode ser executada por rebritadores de mandbulas, giratrios, cnicos (de cone), de impacto e britadores de rolos lisos. Os rebritadores de mandbulas e giratrios tm aplicao restrita. 5.2.3 Britagem Terciria: Quando as maiores partculas obtidas no produto tm tamanho compreendido entre 25 e 3 mm. A britagem terciria executada principalmente pelos rebritadores cnicos. 5.2.4 Britagem Quaternria: Quando as maiores partculas obtidas no produto tm tamanho compreendido entre 12 e 0,8 mm. A britagem quaternria realizada principalmente por britadores de cone semelhantes aos usados na britagem terciria, sendo que o princpio de funcionamento diferente. A cominuio obtida atravs da combinao do impacto e do atrito entre multi-camadas de partculas, sendo referida como "cominuio inter-partculas". A Samarco utiliza britadores de impacto de eixo vertical Barmac com este princpio de funcionamento. A britagem quaternria surgiu como uma resposta s dificuldades operacionais dos moinhos de barras.

5.3 Tipos de britadores5.3.1 Britadores de mandbulas Esse tipo de britador consiste essencialmente de duas superfcies fragmentantes (mandbulas), sendo uma fixa, montada rigidamente na estrutura do britador, e outra mvel, dotada de um movimento alternativo de "vai-e-vem" (100 a 300 rpm), que se aproxima e se afasta da mandbula fixa. A fragmentao ocorre quando a mandbula mvel comprime o material contra a mandbula fixa sendo o material escoado por gravidade. Rebritadores de mandbulas tm pequena capacidade limitando-se s instalaes de pequeno porte. Existem dois tipos de britadores de mandbulas, que se diferem basicamente no mecanismo de transmisso do movimento para a mandbula mvel. Britador de mandbulas de 2 eixos (do tipo Blake) (ver figura 5.1)

Figura 5.1. Representao esquemtica do britador de mandbulas de 2 eixos. CETESC Tcnico em Minerao 44

Funcionamento e caractersticas: O movimento transmitido do eixo principal do motor mandbula mvel, por intermdio de uma biela excntrica vertical, montada no eixo principal e em duas clavculas (telhas ou abanadeiras ). Uma das clavculas tem uma de suas extremidades articuladas na carcaa do britador e a outra articulada com a biela. A outra clavcula tem as suas extremidades articuladas com a mandbula mvel e com a biela. Assim, a rotao do eixo do motor causa uma translao da biela para cima e para baixo, devido ao excntrico, e da, a mandbula mvel tem em torno de um eixo fixo carcaa um movimento de rotao, sendo que a sua parte inferior tem um movimento de "vai-e-vem", aproximando-se e afastando-se da mandbula fixa. A fragmentao do material se d por compresso. O tirante tem como funo, juntamente com a mola, manter as clavculas constantemente apoiadas (sob presso) nas suas articulaes. Para regular a abertura de sada (SET), podemos variar o comprimento das clavculas ou mesmo atuar sobre as cunhas. A funo do volante armazenar energia,cintica na metade do ciclo da mquina em que no h compresso do material, correspondente ao afastamento da mandbula mvel e consequentemente acomodao do material dentro da cmara de fragmentao. O volante assegura uma operao suave e com o mnimo de vibraes da mquina. Pela natureza do movimento da mandbula, verifica-se que este britador apresenta boca constante e descarga varivel, o que implica na obteno de um produto com granulometria irregular (mal graduado). Esse britador indicado para a fragmentao de material mais tenaz e abrasivo. Britador de mandbulas de 1 eixo e de 2 eixos (do tipo Blake Modificado)

Figura 5.2. Representao esquemtica do britador de mandbulas de 1 eixo.


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Funcionamento e caractersticas Este tipo de britador apresenta algumas modificaes e com mecanismo mais simples em relao ao anterior: Vemos de imediato que este apresenta uma nica clavcula e no possui biela. O eixo excntrico montado na parte superior da mandbula mvel, que a mantm suspensa. O movimento da mandbula mvel diferente e mais complexo que no caso anterior. Aqui a mandbula mvel sofre simultaneamente a ao de dois movimentos (um horizontal em que ela vai para frente e retoma e outro vertical em que ela sobe e desce), resultando numa trajetria elptica. Neste britador, a fragmentao se d por compresso e cisalhamento. Pela natureza do movimento da mandbula mvel, vemos que este tipo propicia uma maior gerao de finos que no caso anterior e, ao mesmo tempo, permite uma maior produo. Para regular sua abertura de sada (SET), podemos variar o tamanho (comprimento) da clavcula ou atuar nas cunhas. Caractersticas gerais dos britadores de mandbulas a) Boca a superfcie retangular pela qual a alimentao penetra no britador. A largura do britador convencionalmente designada por "gape". Gape = W importante salientar que o tamanho dos britadores de mandbulas so comercialmente designados pelas dimenses de sua boca (largura x comprimento), ou seja: (W x L). Ex.: Britador de mandbulas de 1 eixo 42" x 48". b) Descarga a superfcie retangular por onde saem as partculas componentes do material britado. A largura da descarga convencionalmente designada por SET. SET = S. Os britadores de mandbulas tm abertura de sada (SET) ajustvel de forma que possvel se exercer um controle, dentro de certos limites, na granulometria do produto. No esqueamos que os britadores de mandbulas graduam as partculas segundo a sua espessura. c) Modo de alimentao O emprego dos britadores de mandbulas exige um dispositivo de regulagem da alimentao. freqente o uso de urna grelha, cuja abertura seja igual ao SET do britador, para escalpelar a alimentao do mesmo.


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d) Tamanho mximo da alimentao O tamanho mximo da alimentao, aceitvel pelo britador, definido pela largura da boca (gape). Considera-se que um britador pode receber material cujo tamanho (espessura) , no mximo, 80 % da largura da boca. Tamanho mximo da alimentao 0,80.W. Denomina-se top-size ao tamanho mximo da partcula para alimentar o britador. e) ngulo de mordedura (ou esmagamento) o ngulo formado pelas tangentes s superfcies fragmentantes nos pontos de contato com o bloco mineral.

Figura 5.3. Representao esquemtica do ngulo de mordedura dos britadores de mandbulas (mandbulas planas). = ngulo de mordedura constante quando as superfcies fragmentantes forem planas. Para valores de > 33, h a tendncia do material ser cuspido do aparelho. f) Cmara de britagem Corresponde ao volume formado pelas superficies fragmentantes do britador. A cmara tem a forma de um tronco de pirmide, com o pice para baixo (figura 5.4). AA - Abertura de alimentao APA - Abertura de sada, posio aberta APF - Abertura de sada, posio fechada L L - Comprimento da cmara

a - ngulo de britagemME - Movimento excntrico (diferena entre APA e APF)

Figura 5.4. Representao esquemtica da cmara dos britadores de mandbulas.


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g) Mandbulas As mandbulas podem ser de vrios tipos. Classificam-se em: Quanto forma: Plana e curva

Quanto superfcie: Lisa, Ondulada e denteada

Cada tipo de mandbula tem sua aplicao conveniente, conforme o tipo de material a ser fragmentado. As mandbulas so revestidas e os revestimentos so trocados quando desgastados. h) Curso a distncia percorrida em cada sentido pela mandbula mvel em uma volta do eixo do motor (1 ciclo). O curso dado pela diferena entre o SET do britador na posio aberta e o SET do britador na posio fechada (Curso = AS SF). O principal fator que vai determinar o tamanho do curso a caracterstica do material a ser fragmentado. Para rochas tenazes, o curso deve ser pequeno, para uma maior durabilidade do aparelho. Para rochas argilosas, o curso deve ser longo, porque do contrrio, as rochas se amoldam um pouco e no se fragmentam. i) Relao ou Grau de Reduo (RR) a relao entre o "tamanho" da alimentao e o "tamanho" do produto. Teremos, portanto: RR = Tamanho da alimentao Tamanho do produto A relao de reduo que mais comumente se usa denominada Relao de Reduo 80% (RR80), que definida como sendo a relao entre o dimetro (ou abertura da malha) em que passa 80% da alimentao pelo dimetro (ou abertura da malha) em que passa 80% do produto.


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Podemos ento escrever: RR80 = Dimetro em que passa 80% da alimentao; Dimetro em que passa 80% do produto ou RR80 = Abertura da malha que deixa passar 80% da alimentao Abertura da malha que deixa passar 80% do produto A relao de reduo nos fornece um nmero, que indica quantas vezes o material foi reduzido de tamanho na operao de fragmentao. Se a relao cresce, significa que a fragmentao foi maior. A britagem se caracteriza por razes de reduo relativamente pequenas, fazendo com que suas operaes se realizem em mais de um estgio. j) Capacidade A capacidade dos britadores de mandbulas depende das dimenses de sua boca e das aberturas de sada (SET). A capacidade pode variar em funo dos seguintes fatores: densidade aparente do material, Work Index, tamanho da alimentao e umidade do material. 5.3.2 Britador Giratrio

Figura 5.5. Representao esquemtica de um britador giratrio. Funcionamento e caractersticas: Este tipo de britador foi desenvolvido mais recentemente que os britadores de mandbulas, visando a obteno de uma mquina de britagem de maior capacidade. So recomendados para instalaes de grande porte para material tenaz e abrasivo.


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Consiste, resumidamente, de uma superfcie britante de formato tronco-cnico (pice para baixo) que fixa carcaa do britador (cmara), e de uma outra superfcie britante mvel (cone ou manto), tambm de formato tronco-cnico (com pice para cima). Esta superfcie britante mvel dotada de um movimento de rotao (rotao entre 85 e 150 rpm) excntrico em relao superfcie fixa. Isso faz com que o cone se aproxime e se afaste, cclica e simetricamente das paredes da cmara. O cone sustentado por uma estrutura em ponte apoiada nos dois lados da cmara. Esta estrutura chamada "aranha" (em ingls "spider") e muito forte, pois ela agenta todo o peso do cone e todo o esforo mecnico sobre ele, bem como o impacto das pedras que caem para dentro do britador. Os blocos minerais penetram no espao anular (anel) e o material aprisionado entre o cone e as paredes da cmara sofre a fragmentao por compresso, na regio em que a superfcie fragmentante mvel se aproxima da fixa. Atrs, no afastamento do cone, as partculas encontram espao para carem. O britador giratrio dispensa o uso de alimentador, podendo operar afogado e com basculamento direto dos caminhes. Podem ser alimentados por dois caminhes simultaneamente, situados em lados opostos. Dada a elevada capacidade do britador giratrio, rara a utilizao de escalpe na alimentao, o que somente usado em condies especiais, em que a ocorrncia de finos muito grande. Dado o grande porte do equipamento, seu uso limitado em instalaes subterrneas e para instalaes mveis de britagem. O britador giratrio muito sensvel umidade e ao teor de argilas na alimentao, o que dificulta o movimento do material dentro da cmara. O tamanho desse britador comercialmente indicado pela largura do anel de entrada (gape) e pelo dimetro inferior (da base) da superfcie fragmentante mvel (do cone), ou seja, W x D, usualmente em polegadas. Assim, um britador giratrio 54 x 74 tem uma abertura livre (gape) de 54" e um cone com base 74".

Figura 5.6. Designao do tamanho do britador giratrio (W x D). A abertura de sada (SET) regulvel, controlando-se dentro de certos limites, a granulometria do produto. Em alguns equipamentos essa regulagem feita atravs de sistemas hidrulicos pela elevao ou abaixamento da superfcie fragmentante mvel. O tamanho (espessura) da alimentao deve ser sempre inferior a 80% do gape do britador. CETESC Tcnico em Minerao 50

Esse tipo de britador pode ser fornecido com vrias excentricidades: quanto maior a excentricidade e velocidade de rotao, maior a energia consumida e maior a capacidade de produo. Rebritadores giratrios s so aplicados em instalaes de grande porte ou quando o produto do britador primrio for muito grosso. 5.3.2.1 Comparao entre os britadores de mandbulas e giratrios a) Para um mesmo gape, o britador de mandbulas menor e mais barato. b) Britadores giratrios apresentam capacidades bem maiores que os britadores de mandbulas, para uma mesma abertura de sada. c) O britador giratrio dispensa o uso de alimentadores, podendo operar afogado e com basculamento direto de caminhes. Os britadores de mandbulas exigem alimentadores d) A operao dos britadores giratrios mais suave, portanto os desgastes e custos de manuteno para este tipo so menores do que para os britadores de mandbulas. e) Os britadores de mandbulas so de ao intermitente ao passo que os britadores giratrios so de ao continua. f) O grau de reduo dos britadores giratrios maior que o de mandbulas, para uma mesma abertura de entrada e mesma capacidade. g) O britador giratrio apresenta maior abertura de entrada (gape), para uma mesma abertura de sada (SET), comparativamente com o britador de mandbulas. 5.3.2.2 Escolha de um britador: mandbulas ou giratrio Na escolha de um britador primrio (mandbulas ou giratrio) para se saber qual deve ser usado, pode-se estabelecer que: "Se a quantidade a ser britada possa ser fragmentada por um britador de mandbulas, prefere-se este por ser mais barato. Entretanto, se a quantidade a ser britada for bastante para manter o giratrio suficientemente ocupado, este deve ser escolhido". Taggart estabeleceu um critrio para optar por britadores de mandbulas e giratrios: "Se a tonelagem horria a ser britada, dividida pela quadrado do gape (em polegadas) resultar em um coeficiente menor que 0,115, deve-s usar o britador de mandbulas; em caso contrrio, usa-se o giratrio". Sendo: Th = alimentao do britador em t/h; W = gape do britador em polegadas.


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Podemos escrever que quando: Th < 0,115 - britador de mandbulas; W2 Th > 0,115 - britador giratrio; W2 5.3.3 Britador de impacto

Figura 5.7. Representao esquemtica do britador de impacto. Caractersticas e funcionamento: Nesse tipo de britador a fragmentao executada pelo impacto (choque) do material contra as barras de impacto, que giram a uma grande velocidade (500 a 3000 rpm) em tomo de um eixo central ou contra as placas de revestimento da cmara. O espao entre a trajetria das barras e a superfcie da cmara limita o tamanho das partculas no produto. A energia do rotor transmitida s partculas na forma de energia cintica, que proporcional ao quadrado da velocidade e massa das partculas. Assim, partculas maiores sofrem impactos mais violentos e quebram mais facilmente que as menores. As caractersticas granulomtricas do produto dependem da velocidade do rotor. Um aumento na velocidade do rotor tende a produzir um material mais fino e aumentar a proporo de finos no produto. Nesse processo, as partculas se fragmentam segundo planos de menor fraqueza. Os britadores de impacto apresentam sobre os de mandbulas e o giratrio as vantagens: Menor custo da instalao, devido ao menor peso desse tipo de britador para igual capacidade. Isso o toma adequado no caso de instalaes mveis; Apresentam relao de reduo muito maior, reduzindo o nmero de estgios de britagem. Pode ocorrer, inclusive, a obteno do produto final com um nico estgio. 52


Apresentam elevado custo de manuteno e grande desgaste, o que desaconselha seu uso, no caso de rocha abrasiva. Para indicar a abrasividade de um material, utiliza-se o ndice de slica equivalente, que igual soma dos contedos de Si02 na forma livre (quartzo, calcednia, etc.) e de xidos metlicos tambm na forma livre. No recomendvel o britador de impacto se o ndice de slica equivalente for superior a 15%. So aconselhados quando o material apresentar umidade elevada. Os britadores de impacto so designados pelo tamanho da boca de alimentao (largura e abertura) e as dimenses do rotor (dimetro e comprimento). Os britadores de impacto apresentam menores capacidades que os britadores giratrios e de mandbulas, para uma mesma abertura de sada. Os britadores de impacto exigem alimentadores. 5.3.4 Britador de cone (ou britador cnico) Funcionamento e caractersticas: o tipo mais usado na britagem secundria e terciria. Neste tipo de britador, contrariamente ao que ocorre com o britador giratrio, o cone externo (cmara) apresenta o vrtice voltado para cima. O cone dotado de um movimento de rotao excntrico, e nesse movimento promove a fragmentao. Esse movimento similar ao dos britadores giratrios, porm a parte inferior do cone gira bem mais rpido.

Figura 5.8. Representao esquemtica de um britador de cone (britador cnico). A superfcie do cone praticamente paralela da cmara e apresenta uma extenso relativamente grande, para garantir um longo tempo de reteno das partculas nessa regio. Esse fato faz com que sua abertura de sada (SET) seja regulada na posio fechada (britadores giratrios e de mandbulas tm sua abertura de sada regulada na posio aberta) e a descarga do material condicionada pelo movimento do cone (no britador giratrio a descarga se d pela ao da gravidade). Sua abertura de sada controlada atravs de um abaixamento ou elevao do cone que, em alguns britadores, so feitos atravs de dispositivos hidrulicos (sistema hydroset). CETESC Tcnico em Minerao

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Os fabricantes de britadores cnicos apresentam modelos que permitem a escolha da cmara mais apropriada aplicao prevista, de modo a adequar o britador ao recebimento de alimentao grossa, mdia ou fina. Se a alimentao for muito fina para a cmara escolhida, haver concentrao de material na parte inferior do britador e reduo de sua capacidade, pois, parte da cmara ser subutilizada, levando a um desgaste excessivo, devido concentrao de esforos. Se a alimentao for muito grossa para a cmara, aumenta-se o risco de entupimento. A escolha do tipo de cmara adequada importante para um melhor desempenho do britador. Para se obter melhores resultados, a alimentao deve ser regular. Os britadores cnicos so fornecidos com diferentes desenhos da cmara (para grossos, mdios e para finos), de modo que fica mais cmodo indicar o tamanho desses britadores somente pelo dimetro da base do cone: 26", 51", 60", etc. Os britadores de cone quaternrios no so britadores, mas quase moinhos. A altura do cone ainda mais diminuda em relao ao dimetro da base. A cmara trabalha sempre afogada e a fragmentao se d pela combinao da compresso e do atrito entre multicamadas de partculas (cominuio inter-partculas), e no pelo esmagamento da partcula entre cone e paredes da cmara. 5.3.4.1 Hydrocone

Figura 5.9 Representao esquemtica do britador hydrocone. o principal tipo de britador cnico. caracterizado por ter um dispositivo hidrulico (hydroset) pelo qual se pode regular o afastamento do cone em relao ao manto (camisa). Para isto, a ponta inferior do eixo funciona como um mbolo de um pisto hidrulico dentro da camisa ou mancal inferior, em comunicao com um reservatrio de leo, no qual a presso do leo pode ser regulada por meio de uma bomba operada mecanicamente (nos grandes modelos) ou manualmente (nos pequenos modelos). Por outro lado, a cmara de leo comunica-se com uma vlvula de segurana que permite a descida do cone em caso de passar pela cmara de britagem algum pedao de metal (corpo no britvel).


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Constituio do sistema hidrulico (hydroset) (figura 5.9): a) Pisto hidrulico que suporta o conjunto do eixo principal (1); b) Reservatrio de leo (2); c) Bomba de palhetas de alta presso (3); d) Acumulador de leo (4). Funes bsicas do sistema hidrulico: a) Regular a abertura de sada Para a regulagem da abertura de sada, aciona-se a bomba de palhetas de alta presso (3) que fora o leo para o pisto (1) ou reservatrio (2), levantando ou abaixando o cone, mesmo com a mquina em funcionamento. b) Esvaziamento rpido da cmara Em casos de parada da mquina com a cmara de britagem cheia, o seu esvaziamento pode ser feito em poucos segundos, sem necessidade de operao manual, abaixando-se o eixo principal. c) Sistema de alvio Esta funo realizada pelo acumulador de leo. acionado quando entram materiais no britveis na cmara de britagem, abaixando o pisto que suporta o eixo principal, a fim de evitar danos no britador.

Fig. 5.10. Representao esquemtica das funes do sistema hydroset. 5.3.5 Britador de rolos

Figura 5.11. Britador de rolos


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Funcionamento e caractersticas: Este equipamento consta de dois rolos cilndricos de ao de mesmo dimetro, dispostos paralelamente, girando mesma velocidade, em sentido contrrio, guardando entre si uma distncia definida (figura 5.11). A alimentao feita lanando-se os blocos de minrio entre os rolos, cujo movimento faz com que os mesmos sejam forados a passar pela distncia fixada previamente por parafusos de ajuste. Essa ao promove a fragmentao dos blocos por cisalhamento. Esse britador indicado para materiais friveis. A grande desvantagem destas mquinas que para se alcanar maiores graus de reduo h necessidade de se utilizar rolos com dimetros bem maiores em relao s partculas a serem fragmentadas. 5.3.6 Britador de impacto de eixo vertical Barmac (impactor autgeno)

Figura 5.12. Britador de impacto de eixo vertical Barmac. Funcionamento e caractersticas Desde o comeo da mecanizao de quebra de rochas, o homem tem imaginado quebrar rocha contra rocha, processo agora conhecido como britagem autgena. Uma nova forma de utilizar fragmentao autgena de alta intensidade (75 m/s) est disponvel atravs impactores autgenos de eixo vertical. O impactor autgeno em essncia uma bomba centrfuga de pedras de alta energia que utiliza velocidades perifricas elevadas enquanto permanece virtualmente livre da abrasividade do material por empregar a ao de britagem de rocha contra rocha ao invs de rocha contra metal.


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O material que alimenta a parte superior da mquina acelerado no rotor revestido de rocha e descarregado continuamente dentro da cmara de britagem a velocidade de at 85 m/s. Este processo reabastece o revestimento de rocha, provocando simultaneamente uma reao em cadeia de rocha-contra-rocha que produz a fragmentao. Pode-se lanar em cascata um segundo fluxo de material, em quantidades controladas, para dentro da turbulncia da cmara de britagem. Isto melhora a eficincia energtica, reduz o desgaste, alm de proporcionar um controle na fragmentao para maximizar ou minimizar os finos. O rotor montado em um eixo vertical e gira num plano horizontal com velocidades perifricas de 40 a 90 m/s (figura 5.13). O aumento da velocidade do roto r aumenta a energia cintica das partculas.

Figura 5.13. Rotor do impactor autgeno em corte. A energia para o processo de cominuio aplicada a cada partcula na forma de energia cintica quando esta acelerada pelo rotor e expelida contra a nuvem de partculas na cmara de britagem. O tamanho e a massa de cada partcula lanada pelo rotor variam de acordo com a distribuio granulomtrica do material de alimentao, portanto o nvel de energia de cada partcula variar desde um valor mximo para as partculas densas maiores at quase zero para as partculas superfinas. A entrada destas partculas energizadas dentro da nuvem de partculas da cmara de britagem provoca uma reao em cadeia de colises interpartculas e a transferncia de energia. As partculas grandes, densas e com alta energia, ao colidirem com as partculas menores ou mais frgeis, provocam um forte impacto, resultando em uma rpida fragmentao. As partculas finas, embora tenham pouca energia cintica, viajam a altas velocidades e causam um eficiente jateamento de areia em tudo que atingem. O tamanho mximo da alimentao est relacionado com o dimetro do tubo do rotor. Os britadores Barmac podem receber material com tamanho desde 19 at 100 mm. Os britadores Barmac podem trabalhar com materiais mais abrasivos, contra indicados para os britadores de impacto convencionais. A umidade, que o grande problema dos britadores cnicos, deixa de ser to crtica. Os britadores Barmac podem trabalhar com materiais mais abrasivos, contra indicados para os britadores de impacto convencionais. A umidade, que o grande problema dos


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britadores cnicos, deixa de ser to crtica. A distribuio granulomtrica do produto do britador funo da granulometria da alimentao, friabilidade da rocha, velocidade do rotor, densidade da cortina de partculas na cmara de britagem e a proporo de cascata. No depende das peas de desgaste dentro do rotor. No Brasil, a primeira aplicao industrial dos Barmac ocorreu na Samarco Minerao. Eles so utilizados na britagem terciria e quaternria e podem ser uma boa alternativa ao moinho de barras. Devido a seu produto com mais finos, podem ser empregados na alimentao de moinho de bolas, apresentando como vantagem, um aumento na capacidade do moinho em at 20%, em comparao com a britagem convencional e economia correspondente de energia (cerca de at 15%).

5.4 Curvas granulomtricas dos britadoresAs curvas granulomtricas (curvas fragmentatrizes) representam graficamente a distribuio por tamanho das partculas que compem o produto da britagem. Qualquer que seja a ordem de tamanho do produto da britagem, sua distribuio granulomtrica obedece a uma curva mais ou menos caracterstica, levando-se em conta o tipo de mquina e o tipo de material britado (figura 5.14). Estas curvas so referidas abertura de descarga (set) dos britadores. Os grficos de distribuio granulomtrica representam em ordenada as porcentagens retidas acumuladas (ou porcentagem passante), e na abscissa a abertura de uma malha quadrada em porcentagem do SET em posio aberta. Certos fabricantes fornecem grficos de distribuio granulomtrica em que, na abscissa, est representado o tamanho das partculas e, em cada grfico, vrias curvas.tamanho de pedra1" 1" 3" 1" 1" 3" O tamanho das 20 mesh partculas 10 mesh 8 16 um16 8 2 8 quando 1 2 1 4 2" 22 3" sua 5" 6" do produto de 1" 5" 3" 1" 5" 4 1" 1 4 se conhece 4" abertura de britador, 3" 4 98,8 98,8 sada, definido como sendo o tamanho 80% (P80), ou seja, a malha quadrada que deixa passar 80% do produto desse britador. 90 90

80 70 60 50 40

80 70 60 50 40 30

% passante

% passante

30

20

20

10 8 6

10

Distribuio granulomtrica aproximada do produto de britagem conforme a abertura de sada na posio fechada (APF). abertura de sada - lado fechado CIRCUITO ABERTO

Figura 5.14. Curvas granulomtricas dos britadores de mandbulas (circuito aberto).


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5.5 Circuitos de britagemNormalmente utiliza-se uma grelha vibratria ou uma peneira vibratria para trabalhar em circuito com um britador. Este circuito pode ser aberto ou fechado. a) Circuito Aberto Neste circuito a Nova Alimentao vai diretamente peneira e o oversize da peneira alimenta o britador. O produto do britador junta-se ao undersize da peneira constituindo o produto final (figura 5.15). O circuito aberto usado quando a porcentagem de material fino (menor que a abertura da malha) na nova alimentao alta. Usa-se para escalpelar a alimentao de um britador. No h um controle rgido da granulometria do produto. A britagem primria normalmente feita na mina, ou em local prximo e em circuito aberto. b) Circuito Fechado utilizado quando se deseja obter produtos com granulometria mais homognea. Basicamente existem dois tipos de circuitos fechados: bl) Circuito Fechado Normal; b2) Circuito Fechado Reverso. bl) Circuito Fechado Normal Neste circuito, a Nova Alimentao vai diretamente ao britador e a descarga do britador alimenta uma peneira vibratria. O oversize da peneira retoma ao britador constituindo a carga circulante e o undersize o produto final. Quando o sistema entrar em equilbrio, a carga circulante estar constante e a nova alimentao ser igual ao undersize da peneira (figura 5.16 a). normalmente usado quando a porcentagem de material fino na nova alimentao baixa, no compensando a sua separao antes da britagem. b2) Circuito Fechado Reverso Neste circuito, a Nova Alimentao vai primeiramente peneira. O undersize da peneira constitui em produto final. O oversize da peneira alimenta o britador e o produto do britador retoma peneira constituindo a carga circulante. Quando o equilbrio for alcanado, a carga circulante ser constante e a nova alimentao ser igual ao undersize da peneira (figura 5.16 b). normalmente utilizado quando a porcentagem de material fino na nova alimentao alta, compensando assim a sua separao antes da britagem.


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Figura 5.15 Representao do circuito aberto de britagem.

Figura 5.16 Representao do circuito fechado de britagem. a) Fechado normal; b) Fechado Reverso.


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6 MOAGEM 6.1 ConceitoMoagem a ltima etapa da Cominuio que utiliza a combinao de mecanismos apropriados (impacto, compresso, cisalhamento e atrito) que permitem obter partculas cujos maiores tamanhos estejam abaixo de alguns milmetros (3,3 mm ou 6#). A moagem a rea da cominuio que requer maiores investimentos, maior gasto de energia e considerada uma operao chave para o bom desempenho de uma instalao de tratamento. A submoagem do minrio resulta num produto grosseiro com grau de liberao baixo para uma separao econmica. A sobremoagem tambm no desejada, pois ela reduz o tamanho das partculas desnecessariamente, o que acarretar maior consumo de energia e, muitas vezes, perdas no processo, devido ao material ultr

Beneficiamento i - Geovane Braga

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