UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISESCOLA DE ENGENHARIA

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Processos em Engenharia Mineral

ANDRÉ EMANUEL LEBEDEV MARTINEZ MOREIRA 2009017840 FREDERICO JOSÉ MENDES MENDONÇA SOARES 2009018022GERMAN PAULO LUSTOSA TORRES 2009018057LUCAS AUGUSTO FERREIRA HANKE 2009018243LUCAS CHAGAS MOURA 2009018251 MARIANA DE PAULA ASSIS FONSECA 2009018324TARCISIO RIBEIRO DE OLIVEIRA CORTES 2009018502

Concentrador Falcon

BELO HORIZONTEDezembro de 2012

SUMÁRIO

Introdução e Objetivo …...................................................................................................2Descrição ….....................................................................................................................2Princípio de funcionamento …..........................................................................................3Variáveis de projeto e de operação …..............................................................................4Aplicações …....................................................................................................................4Exemplo de aplicação …..................................................................................................5Vantagens e limitações …................................................................................................6

Conclusões …..................................................................................................................7Referências Bibliográficas …............................................................................................8

Introdução e Objetivo

Os métodos de concentração densitária estão entre os que apresentam menores custos de investimentos e operacionais, maiores capacidades e menor complexidade operacional. Para que estes métodos sejam efetivamente eficientes duas premissas têm que ser inicialmente atendidas: a granulometria da alimentação tem que ser tal que as partículas a serem separadas estejam satisfatoriamente liberadas e que haja uma diferença mínima de densidade real entre as partículas a serem separadas. Entretanto, na maioria das vezes, a eficiência dos equipamentos de concentração densitária convencionais, como jigues, mesas concentradoras e espirais, apresenta uma redução acentuada para diâmetros de partículas inferiores a 50 μm e a diferença de densidades torna-se inferior a 1.

Novos equipamentos de concentração densitária têm sido desenvolvidos nas duas últimas décadas, principalmente na Austrália e Canadá, baseados na utilização da

força centrípeta e na fluidização de leitos de partículas como forma de superar as limitações de tamanho mínimo de partículas e pequenas diferenças de densidade entre os minerais de ganga e minerais minério.

Estes equipamentos foram desenvolvidos e testados pioneiramente pela ex-União Soviética, nos anos 50. Foram empregados industrialmente na China, por mais de 20 anos, no tratamento de rejeitos de minérios de estanho e tungstênio. Só mais recentemente foram introduzidos no Ocidente, no tratamento de minérios de ouro.

Como objetivo deste trabalho, propõe-se a descrição e análise do concentrador Falcon, equipamento de concentração centrífuga, desenvolvido pelo engenheiro canadense Steve McAlister.

Descrição

O concentrador Falcon é um equipamento de concentração centrífuga, de origem canadense, desenvolvido pelo engenheiro Steve McAlister, em 1985, e fabricado pela “Falcon Concentrator Co”. Ele é caracterizado pela sua elevada velocidade de rotação (em torno de 450 rpm), ausência de anéis, leito fluidizado (a sua cesta não é perfurada) e o fato de poder ser operado de forma contínua. Possui um campo centrípeto próximo de 300G, ou seja, 300 vezes a aceleração da gravidade e não emprega água de contrapressão.

O concentrador Falcon consiste, basicamente, de uma cesta cilindro-cônica sem anéis e sem furos, que gira a alta velocidade no interior de uma camisa externa fixa, cuja função é coletar o rejeito.

A empresa Falcon fornece, comercialmente, três modelos:

· Falcon B - opera em batelada;· Falcon SB - opera em batelada com automatização do processo de descarga;· Falcon C - modelo mais recente que opera com descarga contínua e

demonstrou ter um bom desempenho quando utilizado em operações de pré-concentração e de “scavenger”;

Os concentradores Falcon apresentam operação contínua com seletividade, simplicidade mecânica, minimização da demanda de água de processo, capacidade de aplicação de campo centrípeto acima de 300G e capacidade unitária acima de 100 t/h ocupando área de piso da ordem de 10 m2;

Este tipo de equipamento tem alcançado bastante sucesso no tratamento de minerais

de cobre, estanho, carvão, minério de ferro, prata e ouro.

Princípio de funcionamento

O concentrador Falcon utiliza um campo centrífugo para concentrar os finos minerais livres que não são recuperáveis mediante as técnicas tradicionais de pequena escala, sendo eficiente para faixas granulométricas entre 1,651 e 0,020mm, ou até menos para alguns modelos.

Na operação, a alimentação é composta por uma mistura de minerais e água e é colocada em um recipiente giratório que possui ranhuras especiais para capturar os pesados. Um cone gira a velocidades próximas a 450rpm, gerando um campo gravitacional de 300g (velocidade e campo podem variar de acordo com o modelo). A alimentação é feita pela parte central do fundo do cone e as partículas ficam sujeitas a uma aceleração devida ao movimento do rotor, formando uma zona de dispersão. A força centrífuga separa a parte sólida da água e ambos são ejetados para a parede do cone onde formam uma camada de material. A parte sólida se move para a parte superior do cone, e as partículas leves se soltam da camada devido ao rápido movimento da água, retornando a polpa e formando o rejeito. As partículas pesadas ficam retidas na parede interna do cone e são descarregadas na parte inferior de um cilindro que envolve o cone. A figura 1 abaixo ilustra o processo.

Figura 1: Princípio de funcionamento do concentrador Falcon

Variáveis de projeto e de operação

Os parâmetros operacionais mais importantes são a porcentagem de sólidos na

alimentação, a granulometria do minério e o tempo de operação. Além disso, dependendo do tipo de minério, deve-se projetar um rotor com geometria apropriada. Por isso a geometria do rotor é um fator crítico no desempenho do equipamento.

Aplicações

Concentradores Falcon são especialmente interessantes quando se deseja uma separação fina do mineral de interesse. As aplicações variam de acordo com o tipo do concentrador.

O concentrador Falcon SB, que opera com 200G de campo gravitacional, é muito utilizado para concentrar ouro, prata e platina.

O concentrador Falcon C, que opera com 300G de campo gravitacional, é capaz de concentrar minerais com até 10 microns de diamêtro, pode ser utilizado para uma gama considerável de minerais. Suas aplicações incluem o uso na concentração primária de estanho, tântalo, tungstênio, cromo, cobalto, ferro, carvão mineral oxidado fino, urânio, entre outros minerais. Além disso, pode ser utilizado na pré-concentração de minerais pesados.

O concentrador Falcon UF, que opera com até 600G de campo gravitacional, é capaz de concentrar minerais de menos de 5 microns de diâmetro. Utilizado para recuperação ultra fina de minerais como estanho, tântalo, tungstênio, etc. Capaz de recuperar minerais em dimensões que geralmente os tornam rejeito em diversos processos minerais.

Exemplo de aplicação

As aplicações do concentrador Falcon incluem a concentração de minério de ferro, estanho, tântalo, tungstênio e muitos outros materiais. Ele é, muitas vezes, utilizado na recuperação de partículas minerais valiosas que são muito finas para serem recuperados por outros processos que utilizem a gravidade.

Um importante exemplo de aplicação do concentrador Falcon é observado na recuperação do ouro. Boa parte do setor de mineração de ouro ocupa uma realidade precária, dependente do mercúrio e de outras substâncias químicas tóxicas. Além disso, muitas vezes, parte do material precioso é descartado devido a práticas ineficientes de concentração. O uso do concentrador Falcon permite a recuperação desse metal precioso e elimina a dependência do mercúrio.

As partículas de ouro livre que não são recuperáveis mediante as técnicas tradicionais

concentram-se devido à atuação de um campo centrífugo. Uma cuba giratória, com sulcos especiais para captura do ouro, é alimentada com uma mistura de rocha moída e água. Um rico concentrado é enxaguado periodicamente, e então aprimorado para que se transforme num produto final de ouro.

Figura 2 - Concentrador Falcon na mineração de ouro

Vantagens e limitações

O concentrador Falcon faz parte dos contrentradores gravíticos, que também engloba o concentrador Knelson, o Jigue e o MGS (multi-gravity separator). Uma das vantagens deles é que contam com a ação de força centrífuga muito grande o que proporciona melhor seletividade entre partículas com diferentes densidades, maior recuperação de ultrafinos de minérios ou mesmo lamas, grandes capacidades de tratamento. São muito úteis para a separação de finos, sendo muito superiores aos equipamentos que se baseiam nas forças de cisalhamento. Outras vantagens são os baixos custos de investimentos, maiores capacidades e menor complexidade operacional.

Uma limitação deste equipamentos é que para que sejam efetivamente eficientes é preciso que duas premissas sejam atendidas: a granulometria da alimentação tem que ser tal que as partículas a serem separadas sejam satisfatoriamente liberadas e que haja uma diferença mínima de densidade real entre as partículas a serem separadas.

A força centrífuga do Falcon especialmente maior (até 5 vezes maior que a do Knelson), devido à sua grande velocidade de rotação (450rpm), o que melhora consideravelmente seu desempenho e além disso, possui descarga contínua do concentrado, enquanto o Knelson é semi-contínuo. Outra diferença entre eles é a ausência de anéis e leito fluidizado (a cesta não é perfurada) no Falcon.

Conclusões

Existem vários equipamentos capazes de realizar a concentração de minerais, entre eles o concentrador Falcon, cujo princípio de funcionamento se baseia na força centrífuga. Ele possui características como velocidade de rotação, modo de operação contínuo e alto campo centrípeto, que o torna um equipamento versátil e bastante robusto. Para esse tipo de concentrador existem diversos modelos. Eles diferem na capacidade de operação, ou seja, no campo gravitacional exercido e, consequentemente, no diâmetro mínimo do mineral possível de ser concentrado. São concentradores próprios para trabalhar com minerais com diâmetro reduzido, que muitas vezes compôem os rejeitos de processos minerais, pela dificuldade de serem separados. Eficientes para recuperação de minerais ultra finos, porém dependentes da granulometria adequada da alimentação e de uma diferença mínima de densidade real entre as partículas a serem separadas.

Referências Bibliográficas

1.http://www.seprosystems.com/espanol/index.php?option=com_content&view=article&id=36&Itemid=33

2.http://www.seprosystems.com/espanol/equipo-de-mineria-productos/concentradores-de-gravedad-falcon/concentradores-por-gravedad-falcon-sb/44-falcon-gravity-concentrators-sb-specifications.html3.http://www.iconcentrator.com/espanol/recuperacion-de-oro-icon-aplicaciones/como-funciona-la-icon.html4. http://www.cetem.gov.br/publicacao/series_stm/stm-79.pdf5. http://www.ceermin.demin.ufmg.br/monografias/38.PDF6. http://www.iconcentrator.com.br/Downloads/prospecto.pdf