Concentrador Espiral de Humphreys

INTRODUÇÃO:

Inventada em 1941 nos EUA primeiramente conhecida como espiral de humphrey era apenas constituida de aneis e pneus velhos e nesta foi realizada os primeiros testes de concentração. Para ser utilizada com sucesso na concentração de minérios deve ser consideradas algumas propriedades físicas dos minerais como densidade tamanho e forma dos grãos.

-Esquema geral do Classificador-

Como visto no esquema,a polpa flui na espiral, isto é, num canal com secção semicircular modificada, onde cada partícula do minério é submetida a uma força centrífuga que, tende a arrastar a partícula na direção da periferia da calha, chegando as posições mais elevadas. Essa força centrífuga acumula a polpa com as partículas leves na borda externa da calha, até a corrente atingir um equilíbrio entre a força centrífuga e força gravitacional, que tende a mover as partículas baixas na faixa interna da calha mais próxima da coluna central. A velocidade da polpa na calha decresce com a profundidade, desde um máximo exatamente abaixo da superfície da polpa até um valor próximo de zero em contato com a superfície do canal. Esse movimento responde, em parte, pelo acúmulo das partículas grossas e pesadas.

Assim como a polpa, a água de lavagem é adicionada no topo da espiral, num canal paralelo aquele interno a calha, pelo qual escoa a polpa. Esse canal possui rasgos que desviam a água de lavagem para o interior da calha, numa operação de lavagem da polpa, dai o nome água de lavagem.

Objetivo:

O objetivo do trabalho é mostrar como pode ser observada a separação densitaria utilizando o concentrador Humphreys, e mostrar a relação Recuperação Metalúrgica X Tamanho das Partículas.

Procedimentos

As informações que devem ser obtidas nos testes unitários são: taxa de alimentação (kg/h), percentagem de sólidos na polpa, fluxo de massa do concentrado, rejeito e mistos (kg/g). Devendo ser determinados: efeitos de variações do teor e do conteúdo da lama sobre o teor do produto final e sobre a recuperação do processo, entre outros.

Quando existe um inversor de freqüência, para o controle de velocidade do motor da bomba, bem como o manômetro de entrada do hidrociclone, mantendo constantes a velocidade e a pressão do sistema, motor e bomba, conseqüentemente o fluxo da alimentação será constante separação.

A espiral existente no laboratório do DEMIN/UFOP possui no seu circuito um pequeno hidrociclone utilizado para recircular a água no sistema, favorecendo assim os ensaios de testes em laboratório.

Na prática forma obtidas as densidades dos ensaios, gerando os seguintes dados:

Tabela 1 – Densidades das duas amostras de concentrado e de rejeito

Concentrador Espiral Humphrey

Descrição Massa 1 Massa 2 Massa 3 Massa 4 Massa Total Densidade

Concentrado 1 27,570 66,850 84,100 56,000 255 3,513

Concentrado 2 27,420 71,240 85,130 54,400 330 3,348

Rejeito 1 26,810 57,210 72,150 52,450 1875 2,841

Rejeito 2 41,490 105,380 139,190 98,050 2645 2,808

Obs: Todas as massas estão expressas em gramas

Para o ensaio de peneiramento foi escolhido o Rejeito 1 por possuir maior densidade. O mesmo foi homogeneizado e quarteado para facilitar o peneiramento.

Tabela 2 – Distribuição do Peneiramento do Rejeito 1.

Rejeito - Classificador Espriral Humphrey

Para o Rejeito foi realizado um quarteamento Tempo Peneiramento 90,5 segundosMassa após quarteamento 255 G

Pic Tamanho Série m1 m2 m3 m4 massa Ρ Freq. Simples1 0,425 35# 25,48 37,92 60,64 52,81 15 2,698 5,455 %2 0,297 48# 27,39 50,94 69,34 53,99 35 2,872 12,727 %3 0,21 65# 44,12 83,87 121,06 95,84 45 2,736 16,364 %4 0,15 100# 41,27 93,09 130,92 97,62 70 2,798 25,455 %5 0,106 150# 20,46 66,43 105,98 80,94 55 2,196 20,000 %6 0,074 200# 27,25 43,52 65,85 54,85 20 3,087 7,273 %7 0,053 270# 25,66 36,59 62,78 54,62 10 3,946 3,636 %7 0,053 270# 25,66 36,59 62,78 54,62 10 3,946 3,636 %8 0,044 325# 28,55 32,88 57,84 54,35 5 5,155 1,818 %9 0,038 400# 41,96 48,47 99,15 93,83 10 5,471 3,636 %

10 Fundo 21,47 31,49 54,22 46,34 10 4,682 3,636 %Total 275 100,000 %

* todas as massas estão expressas em gramas

No ensaio de peneiramento do rejeito pode ser observado uma nítida separação entre a sílica e o ferro, mostrando uma concentração de ferro muito fino neste rejeito.

Para os ensaios de peneiramento os dados coletados na prática foram:

Ensaio Espiral1ºEnsaio 150,13 voltas2ºEnsaio 50 voltas

Cma 30%Massa

Sóld. 30 kgMassa

Liq. 70 kg

1º Ensaiotempo 1 2,6 Segundos

Concentrado 515 gRejeito 5110 gPressão 15 lb/in2

Alimentação1 5625 gramas

2º Ensaiotempo 1 3,47 Segundos

Concentrado 2 700 g

Rejeito 2 6085 gPressão 15 lb/in2

Alimentação 2 6785 Gramas

Tabela 3 – Distribuição do Peneiramento do Concentrado 1.Concentrado - Classificador Espiral Humphrey

Tempo Peneiramento 220,3 segundosMassa(g) 254,33 g

Pic Tamanho Série m1 m2 m3 m4 massa ρ Freq. Simples1 0,425 35# 25,46 28,26 55,08 53,15 3,54 3,218 1,391 %2 0,297 48# 27,24 40,9 63,32 54,18 14,09 3,022 5,536 %3 0,21 65# 43,87 69,32 112,6 96,28 24,58 2,788 9,658 %4 0,15 100# 40,89 88,44 129,65 98 46,38 2,991 18,223 %5 0,106 150# 27,87 97,76 126,5 80,78 65,63 2,892 25,787 %6 0,074 200# 26,73 62,18 79,69 54,76 34,36 3,370 13,500 %7 0,053 270# 24,87 52,09 73,63 54,19 26,23 3,499 10,306 %8 0,044 325# 28,16 42,98 64,54 53,79 13,79 3,641 5,418 %9 0,038 400# 41,56 55,44 103,62 93,39 13,08 3,803 5,139 %

10 Fundo 20,88 34,93 56,04 53,93 12,83 1,177 5,041 %Total 254,51 100 %

No concentrado a distribuição de ferro foi observada em todas as faixas peneiradas.

Legendam1 Picnômetro Vaziom2 Picnômetro com Minériom3 Picnômetro com Minério

e Águam4 Picnômetro com Água

(1)

Com base nos resultados de concentração e do rejeito, realizamos os cálculos para obter a distribuição da alimentação, considerando as seguintes fórmulas:

ou A equação descrita refere-se à Massa da alimentação multiplicada pelo seu teor é

diretamente proporcional à soma do teor do concentrado multiplicado pela sua massa com o teor do rejeito multiplicado pela massa do rejeito.

Tabela 4 – Distribuição do Peneiramento Calculado na Alimentação.

Alimentação - Classificador Espiral Humphrey

Tamanho Série Rm massa Teor Densidade Passante(%) Retido (%)0,425 35# 0,191 18,54 0,035 2,714 96,499 3,5010,297 48# 0,287 49,09 0,093 2,885 87,228 12,7720,21 65# 0,353 69,58 0,131 2,742 74,087 25,9130,15 100# 0,399 116,38 0,220 2,838 52,109 47,891

0,106 150# 0,544 120,63 0,228 2,324 29,327 70,6730,074 200# 0,632 54,36 0,103 3,114 19,061 80,9390,053 270# 0,724 36,23 0,068 3,912 12,219 87,7810,044 325# 0,734 18,79 0,035 5,080 8,670 91,3300,038 400# 0,567 23,08 0,044 5,368 4,312 95,688

0,0379 0,562 22,83 0,043 4,149 0,000 100,000Total 4,992 529,51 1,000

\Para a obtenção da densidade, teor e recuperação metalúrgica na alimentação foram utilizadas as seguintes fórmulas:

Legendaa Densidade na Alimentaçãoc Densidade no Concentrador Densidade no Rejeitofa Teor na Alimentaçãomi Massa na fração imt Massa totalfc Teor no Concentradofr Teor no RejeitoRm Recuperação Metalúrgica

(3)

(4)

(5)

Com os dados calculados da alimentação foi possível traçar um gráfico recuperação metalúrgica versus Tamanho da Particula (mm), aonde se observa que a recuperação é maior quanto mais fino foi os ensaios de peneiramento, mostrando assim, o que foi observado no peneiramento feito com a massa do rejeito.

Gráfico 1 – Recuperação Metalúrgica na Alimentação

Classificador Helicoidal - Alimentação

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Tamanho (mm)

Re

cu

pe

raç

ão

Me

talú

rgic

a (

%)

Conclusão

O trabalho realizado mostrou como pode ser feita a separação utilizando o concentrador helicoidal.

No gráfico da Recuperação Metalúrgica X Tamanho da Partícula, mostrou que o ferro se concentra mais na parte fina da areia.

Existem vários outros cálculos que podem ser realizados com o concentrador helicoidal, no entanto as mesmas não foram utilizadas pois se referem a otimização do circuito de processamento, ou seja, cálculos efetuados levando em consideração as forças aplicadas na partícula e na obtenção da viscosidade do fluido.

Bibliografia

(1) SAMPAIO, João Alves, FRANÇA, Silvia Cristina Alves, BRAGA, Paulo Fernando Almeida – Tratamento de Minérios - Práticas Laboratoriais – CETEM 2007(2)SAMPAIO, Carlos Hoffmann, TAVARES, Luiz Marcelo Marques - Beneficiamento gravimétrico : uma introdução aos processos de concentração mineral e reciclagem de materiais por densidade - UFGRS Editora.

UFOP - UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETOEM – Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto

DEMIN – Departamento de Engenharia de Minas

Relatório

Concentrador Humphreys

Isadora Lupiano de Moura

João Paulo Martins

Pedro Henrique Damiao