5 Cominuição, Peneiramento e Classificação

Especialização em Mineração

Operações de Beneficiamento

Programa de Especialização Profissional

Curso de Especialização em Sistemas Mínero-Metalúrgicos

BRITAGEM, PENEIRAMENTO, PENEIRAMENTO, MOAGEM E CLASSIFICAÇÃO Maria Lúcia Magalhães de Oliveira

Maio 2008


Curso de Especialização em Sistemas Mínero-Metalúrgicos

BRITAGEM, PENEIRAMENTO, PENEIRAMENTO, MOAGEM E CLASSIFICAÇÃO Maria Lúcia Magalhães de Oliveira

Maio 2008


Sumário  INTRODUÇÃO  Conceitos

fundament f undamentais ais

 Fundamentos  Britagem  Peneiramento  Moagem  Classificação  Operação

da Cominuição


INTRODUÇÃO  

Natureza 

1550 espécies minerais 20 espécies  elementos químicos (Cu, Au, Ag, S, diamante, grafita, etc.) 1530 espécies  compostos com mais de um elemento (ex.: apatita - Ca5(PO4)3(F, (F,OH OH,C ,Cl) l),, hem hemat atit itaa – Fe2O3, quatzo SiO2, etc.).

Processamento mineral



Concentrar satisfatórios.

minérios

com

rendimentos

Preparação para separação 

Adequar Adequar a granulometria granulometria à obtenção obtenção de produtos produtos na especificaç especificação ão e rendimento desejados, com o menor custo de investimento e operacional


Sumário  Introdução  CONCEITOS

FUNDAMENTAIS

 Fundamentos  Britagem  Peneiramento  Moagem  Classificação  Operação

da Cominuição


CONCEITOS BÁSICOS Minério Britagem

Concentrado

Rejeito

Espessamento

Tratamento

Filtragem

Espessamento

Secagem

Estocagem

Peneiramento Moagem Classificação Concentração Transporte


CONCEITOS BÁSICOS 

Liberação  O tamanho de partícula no qual ocorre a individualização entre o mineral-minério e os minerais de ganga. O grau de liberação é definido como a relação entre o número de partículas livres e o número total de partículas analisadas em uma dada granulometria.

E D C

A

C B

Partícula original

Produtos da Moagem


Sumário  Introdução  Conceitos

Fundamentais

 FUNDAMENTOS  Britagem  Peneiramento  Moagem  Classificação  Operação

DA COMINUIÇÃO


FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO

Objetivos da fragmentação



Aumentar o grau de liberação das partículas



Exposição dos minerais aos agentes lixiviantes



Aumentar a velocidade de reação



Adequação granulométrica de produtos comerciais



Transporte


FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO

Rompimento das ligações interatômicas dos minerais  quando são submetidas a uma determinada quantidade de energia, maior que aquela de ligação dos átomos.



fragmentação de uma estrutura sólida ⇒ energia que provocam deformações;



deformações geram tensões internas em falhas da estrutura cristalina ⇒ quebra das partículas.

Cominuição


FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO Deformações





Elásticas:

• Função da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina • Posição relativa constante • Reversível • Rochas em geral

Plásticas:

• • • •

Deslocamento permanente dos átomos Altera a estrutura interna do material Permanente Talco

Parte da energia  deformações plásticas não homogêneas; dispersão de energia em microfendas; elevações da temperatura nas extremidades da fenda


FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO 



F80 e P80

Relação de redução Rr F80 P80

F80 Rr = P80

= Relação de redução; = tamanho das partículas na alimentação; = tamanho das partículas no produto.

Dureza é resistência ao riscamento, ou seja, materiais duros são resistentes à abrasão, mas tendem a ser frágeis, isto é, a quebrarem-se com facilidade. Tenacidade é a capacidade de resistir ao impacto. Essas propriedades são, na maioria das vezes, incompatíveis.


FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO 



Energia específica  energia consumida por tonelada de minério alimentado (líquido)  kwh/t Carga circulante

Objetivos da carga circulante

CC =

M R M P



evitar a entrada de partículas abaixo do tamanho desejado no interior das máquinas de fragmentação;



encaminhar partículas para equipamentos que possam fazer sua fragmentação com maior eficiência;



aumentar a capacidade de produção dos equipamentos de cominuição;



obter produtos com granulometria mais uniforme.


Teorias da Fragmentação 

Rittinger ⇒ energia especifica consumida na redução de  1 1   tamanho de um sólido é diretamente proporcional à nova E = K 1 ⋅  −   d 2 d1  superfície específica gerada



 d 2  Kick ⇒ energia requerida para produzir mudanças   = ⋅ ln E K 2 análogas no tamanho de corpos geometricamente  d1  similares é proporcional ao volume destes corpos



Bond ⇒ a energia associado ao processo de redução de  tamanho é proporcional ao comprimento das fissuras E = K 3 ⋅  1 iniciais que se desenvolvem no fraturamento das  d 2 partículas d1 = diâmetro da maior partícula da alimentação d2 = diâmetro da maior partícula do produto

−

K3 = 10 Wi

1 

d1 


Teorias da Fragmentação Valores médios de Wi Material Barita Gibsita Fluorita Pirita Quartzito Magnetita Minério Pb-Zn Feldspato

Peso Específico (g/cm3) 4,50 2,69 3,01 4,06 2,68 3,88 3,54 2,59

Wi (kWh/907 kg) 4,73 6,73 8,91 8,93 9,58 9,97 10,57 10,80

Material Dolomita Calcário Minério de Cu Hematítico Quartzo Ouro Granito Grafita

Peso Específico (g/cm3) 2,74 2,65 3,20 3,56 2,65 2,81 2,66 1,75

Wi (kWh/907 kg) 11,27 12,54 12,73 12,93 13,57 14,93 15,05 43,56

Wi = a energia específica para moer 1,0 tonelada curta (907 kg) do material considerado de uma granulometria inicial teoricamente infinita até um P80 igual a 100 µm


Teorias da Fragmentação Geral (Charles) “O trabalho necessário para realizar a variação de uma dimensão (x) em um dado corpo é diretamente proporcional à variação da dimensão e inversamente proporcional a uma potência dessa dimensão” d E = − K ⋅ d  x =   

dx x n

o tamanho médio das partículas, n e k são constantes referentes ao material, dE é a diferencial de energia necessária para gerar uma diferencial de tamanho dx . Integrando a equação para diferentes valores de n tem-se as expressões das leis da cominuição.


Teorias da Fragmentação 

As equações de Rittinger, Kick e Bond podem ser obtidas a partir da integração da equação geral de energia para n igual a 2; 1 e 1,5, respectivamente. é então função do tamanho de partícula e as três leis são válidas para diferentes faixas granulométricas.

 n

Kick n = 1



Kick = Britagem


MECANISMOS DA FRAGMENTAÇÃO Impacto ⇒ forças de fragmentação aplicadas de forma rápida e em intensidade muito superior à resistência das partículas  Força mais eficiente em termos de utilização da energia.  Energia cinética de corpos em movimentos cadentes.  Geração de pequenos fragmentos.


MECANISMOS DA FRAGMENTAÇÃO Compressão ⇒ mais utilizado na fragmentação - blocos de metros até partículas micrométricas.  Forças de compressão de alta intensidade aplicadas de maneira lenta e progressiva ⇒ aparecimento da fratura para aliviar o esforço.  Forças pouco superiores à resistência dos blocos rochosos ou partículas.  Geração de número reduzido de fragmentos homogêneos de tamanho intermediário. F

v

F


MECANISMOS DA FRAGMENTAÇÃO Cisalhamento ou abrasão ⇒ forças de baixa intensidade, insuficientes para provocar fraturas ao longo de toda a partícula Prevalece uma concentração de esforços na área periférica da partícula ⇒ aparecimento de pequenas fraturas. Consumo de energia é elevado. Geração de partículas muito pequenas e arredondadas que convivem com a original. F’ F

v

F’

F

As etapas de fragmentação grossa e intermediária são feitas através de equipamentos denominados britadores e a fina em moinhos.



Fundamentais

 Fundamentos  BRITAGEM  Peneiramento  Moagem  Classificação  Operação

da Cominuição


BRITAGEM 

Britagem - primeiro estágio do processo de fragmentação ⇒ fase grosseira da fragmentação dos minerais, ou seja, o conjunto de operações que visam a fragmentação dos blocos de minério provenientes da mina (m ao cm).



Pouco eficiente – Baixa relação de redução  Estágios – depende do tamanho das partículas na alimentação e desejada no produto. Divisão básica em primária e secundária.





Britagem primária - alimentação é o ROM ⇒ localização próxima ou dentro da cava, operação a seco e circuito aberto com ou sem grelha para escalpar alimentação.



Britagem secundária - alimentação é o produto da britagem primária (< 15 a 30 cm) operação normalmente via seco com circuito fechado ou aberto.


BRITAGEM

Estágio de Britagem

Tamanho Máximo (mm) Alimentação

Produto

Primária

1500

100,0

Secundária

635

19,0

Terciária

75

3,5

Quartenária

75

0,85

Não há rigidez na classifica classificação ção de tamanho tamanhoss


BRITAGEM Definição dos termos

AA; APA; APF; L; α ME = movimento do excêntrico


BRITAGEM 

Britagem primária  primeira fase do processo de fragmentação; 

equipamentos de grande porte instalados dentro da cava da mina ou o mais próximo possível.



estruturalmente reforçados



britagem móvel permite maior flexibilidade e reduz o transporte nas operações subseqüentes.



Essa etapa etapa é usualmente usualmente realizada realizada a seco, seco, em em circuito circuito aberto, aberto, com com ou sem grelha para escalpar alimentação. A relação de redução máxima utilizada nessa fase fase da da britagem britagem é da ordem ordem de 8:1. 8:1.



Para esse estágio são utilizados os britadores de mandíbula, giratórios, de impacto e de rolos dentados.


BRITAGEM Britadores  Britadores

de Mandíbulas

 Britadores

Giratórios

 Britadores

Cônicos

 Britadores

de Impacto

 Britadores

de Rolos


BRITAGEM Britadores de mandíbulas Indicados para fragmentação de blocos de elevadas dimensões e dureza A câmara câmara de de britage britagem m é formada formada por por duas duas mandíbulas sendo uma fixa e outra móvel ligada ao excêntrico, que fornece o movimento de aproximação e afastamento entre elas. O bloco de minério alimentado na boca do britador vai descendo entre as mandíbulas enquanto recebe as forças de compressão responsável pela fragmentação. O movimento da mandíbula móvel está associado a dois volantes que têm como principal função armazenar energia cinética durante a operação do britador .


BRITAGEM Alimentação nominal = 0,5 a 1,5 m Velocidade = 200 a 350 rpm


BRITAGEM Trajetória elíptica

Blake

Menor custo de investimento Produtos menos uniformes Dodge

Movim Moviment ento o é pendu pendular lar Custos de capital 50% mais elevados Materiais mais abrasivos e de difícil fragmentação Produtos mais uniformes


BRITAGEM

   

Características dos britadores de mandíbulas Longa vida dos mancais graças ao uso de rolamentos de rolos autocompensadores reforçados; Máquinas robustas e resistentes devido aos eixos forjados de grande diâmetro; Queixo fundido em aço carbono de longa vida útil; Resistente carcaça monobloco soldada, incorporando os mancais de rolamentos.


BRITAGEM Revestidas com placas de desgaste, aço especial contendo cerca de 12 a 14 % de manganês  resistência ao impacto e abrasão. Os perfis dos dentes, bem como a espessura das mandíbulas, podem ser otimizados e combinados com as melhores ligas de aço manganês para aumentar ao máximo a produtividade e minimizar os custos de operação. O ângulo de abertura das mandíbulas é geralmente inferior a 30o para evitar que as partículas alimentadas sejam expelidas pela máquina. Esse ângulo é função do tamanho da alimentação e do coeficiente de atrito entre o material e as mandíbulas.


BRITAGEM Padrão de desenho das mandíbulas


BRITAGEM 

Um britador com 1000 x 1200 mm, apresenta boca retangular com dimensões de 1.000 x 1.200 mm, medidos no plano superior da zona de fragmentação.



A granulometria do produto é estabelecida pelo ajuste da descarga



Razão de redução 

máxima: 8:1



média 5:1.

VÍDEO 1

VÍDEO 2


BRITAGEM

Alimentação nominal 1 a 1,6 m Grau de redução = 8/1

Britadores Giratórios Indicados para fragmentar grandes tamanhos de alimentação em altíssimas capacidades Operação mais simples que os de mandíbula podendo ser alimentados de qualquer lado ⇒ permite uma pequena armazenagem de material no topo. A câmara de britagem é formada pelo intervalo entre a superfície externa em forma de tronco de cone com vértice para baixo e a interna, móvel, com vértice para cima. O movimento da cabeça central é excêntrico em relação à carcaça (manta) fazendo com que toda a área externa da carcaça seja utilizada na britagem garantido grandes capacidades de operação.


BRITAGEM









A cabeça de britagem se aproxima e se afasta das paredes internas do manto num movimento circular excêntrico. A parte que se aproxima fragmenta as partículas entre o manto e o cone por compressão No lado oposto as partículas encontram espaço para se deslocarem por efeito da ação da gravidade até serem contidas e novamente fragmentadas pela ação de um novo movimento de aproximação Quando atingem o tamanho da abertura são descarregadas na parte inferior do britador.


BRITAGEM Britadores Giratórios As características que promovem maior economia na britagem são: 

capacidade excepcionalmente alta e máxima vida útil dos revestimentos ⇒ ângulo agudo da câmara de britagem ⇒ comprimento das superfícies

Mina de Conceição - CVRD 



longa vida útil e operação confiável ⇒ carcaça desenvolvida para serviços extra pesados, um conjunto integral do eixo principal de grande diâmetro e mancais de alto desempenho; facilidade de manutenção.


BRITAGEM Martelete pneumático

Mina de Conceição - VALE


BRITAGEM       

Giratório X mandíbulas Maiores aberturas de entrada para mesma abertura de saída; Maiores capacidades para a mesma abertura de saída; Dispensa o uso de alimentador, podendo operar afogado e com basculamento direto dos caminhões; Para uma mesma abertura de entrada e mesma capacidade, permite obtenção de produto mais fino; Desgastes e custos de manutenção menores; Elevada capacidade  rara utilização de escalpe na alimentação; Mais sensíveis à umidade da alimentação que dificulta o movimento do material dentro da câmara.

Tamanho  números que correspondem às aberturas de passagem entre a manta e a aranha e o diâmetro da base do cone. Britador giratório 5474 tem abertura livre de 54” e cone com base de 74”


BRITAGEM Britadores Cônicos Família dos giratórios, são usualmente utilizados para a britagem secundária.  A diferença fundamental é que tanto o manto quanto a cabeça cônica são montados com os vértices voltados para cima.  A altura do cone é reduzida em relação ao diâmetro da base e o manto fecha-se no topo permitindo melhor aproveitamento do volume da câmara para realizar o trabalho de britagem secundária ou terciária.


BRITAGEM Britadores Cônicos Enquanto no britador giratório a descarga se dá pela ação da gravidade, no cônico a descarga é condicionada ao movimento do cone. A abertura de saída é controlada através de um abaixamento ou elevação do cone que, em alguns britadores é feita através de dispositivos hidráulicos. Alimentação nominal 0,2 a 0,5 m Grau de redução = 3/1 a 7/1


BRITAGEM

Britadores Cônicos São fornecidos com diferentes tipos de câmaras, ou seja, para produção de grossos, médios ou finos, permitindo conciliar as necessidades do tamanho de alimentação com o do produto e aumentar a versatilidade deste equipamento.

VÍDEO 1

VÍDEO 2

Programa de Especialização Profissional Características Consideráveis Capacidade Granulometria do Produto Características Mecânicas da Rocha

Britador de Mandíbulas Bom para capacidades baixas e médias (1000 t/h)

Britador Giratório Bom para capacidades médias e altas ao de mandíbulas quanto Recomendado quando é indesejável Idêntico a finos. Mas apresenta top size grande quantidade de finos no menor, para uma mesma abertura produto. O top size do produto é de saída, britando materiais alto para materiais lamelares lamelares Sem restrição

Pouco adequado para materiais com Estratificação da Rocha tendência a produzir partículas lamelares Materiais Úmidos com Alto Teor de Argila

Sem restrição E mais adequado que o de mandíbulas para materiais com tendência a produzir partículas lamelares

Mas adequado que o giratório e menos adequado que os de impacto Pouco adequado e de rolo dentado Adequado-comparável com o de Adequado para material abrasivo mandíbulas (2 eixos)

Teor de Minerais Abrasivos Altos Grau de Redução. Em torno de 5:1 Valores Usuais Médios Modo de Alimentação Exige alimentador

Em torno de 8:1 Dispensa alimentador


BRITAGEM

Alimentação nominal 0,2 a 0,8 m Grau de redução 6/1 a 10/1

Britadores de Impacto Projetadas para britagem primária e secundária de materiais com baixo índice de abrasão  calcário, dolomita e carvão. Limitação  materiais abrasivos (sílica + óxidos metálicos < 15 %). Característica principal  elevada produção com alta relação de redução e menor consumo energético, produzindo materiais cúbicos com elevada concentração de finos. Impacto é proporcional à massa das partículas, as de maior tamanho sofrerão forças maiores e se fragmentarão rapidamente enquanto as de menor massa praticamente não sofrem fraturas. Produto  Partículas mais finas com formato mais cúbico.


BRITAGEM Os britadores de martelo consistem de um eixo principal, rotor, onde estão instalados os martelos. O motor aciona os rotores que giram a elevadas velocidades na câmara de britagem 500 a 3000 rpm. As partículas minerais entram no britador e são golpeados pelo martelo de alta velocidade e arremessadas na parede, sendo reduzidas a tamanhos pequenos por impacto. Sob o rotor encontra-se uma placa com tela, de modo que os materiais com o tamanho menor do que a abertura da tela saem do britador O tamanho do produto final pode ser ajustado mudando a abertura da tela de seleção. VÍDEO 1


BRITAGEM Britador de eixo vertical “rocha contra rocha” Barmac. Nesse tipo de britador o material alimentado no topo da máquina é acelerado pelo rotor atingindo velocidades de saída de até 105 m/s. O rotor descarrega continuamente o material em uma cortina de partículas em alta turbulência formada dentro da câmara de britagem onde a cominuição ocorre Britador de impacto Barmac primariamente por impacto e Britagem autógena atrito de rocha contra rocha. Umidade de até 8%. Para materiais argilosos pode ser utilizado com um jato d'água evitando acumulação excessiva de material contra as paredes.


BRITAGEM

     

Principais características do Britador Barmac: Competitivo em termos de investimento de capital, especialmente quando comparado com equipamentos convencionais de cominuição; Exige poucos serviços de manutenção acompanhados de baixos custos operacionais e de desgaste; A tecnologia rocha-contra-rocha minimiza o consumo de peças de desgaste; Instalação rápida e fácil. Proporciona maior liberação do mineral útil e maiores taxas de recuperação em processamento de minérios metálicos; Vários modelos para atender qualquer capacidade em aplicações terciárias e quaternárias.


BRITAGEM

VÍDEO 1

VÍDEO 2


BRITAGEM Britadores de Rolos Este equipamento consiste de dois rolos de aço girando à mesma velocidade, em sentido contrário, guardando entre si uma distancia definida. São destinados a materiais friáveis ou de fácil fragmentação.

Alimentação nominal 0,2 m Grau de redução até 4/1

A alimentação é feita, lançando-se os blocos de minério entre os rolos cujo movimento faz com que os mesmos sejam forçados a passar pela distância fixada previamente por parafusos de ajuste. Esta ação promove a fragmentação dos blocos.


BRITAGEM Britadores de Rolos Esses britadores são muito conhecidos, mas pouco usados industrialmente devido a sua baixa capacidade e ao desgaste muito intenso da superfície dos rolos, acarretando deficiências operacionais graves quanto à distribuição granulométrica do produto. Os rolos podem ser revestidos de materiais lisos, ondulados e dentados dependendo da aplicação desejada.


BRITAGEM

Britadores de rolos dentados Consiste de um rolo dentado que gira de encontro a uma placa fixa ou contra outro rolo dentado. Aplicações = carvão, calcário, caulim, fosfatos, ferro (materiais friáveis e pouco abrasivos).

Alimentação nominal 0,10 a 0,3 m Grau de redução = 2/1 a 4/1

VÍDEO 1


BRITAGEM Britadores de rolos dentados

VÍDEO 1


BRITAGEM

Características Consideráveis

Britador de Impacto

Granulometria do Produto

Caracterizado por alta produção de finos

Características Mecânicas da Rocha

Uso limitado a rochas frágeis ou elásticas

Altamente efetivo para materiais Estratificação da Rocha com tendência a produzir partículas lamelares Materiais Úmidos com Alto Teor de Argila Teor de Minerais Abrasivos Altos Grau de Redução. Valores Usuais Médios Modo de Alimentação

Como o britador de rolo, é altamente efetivo para este tipo de material Geralmente restrito a materiais com teor de sílica equivalente menor que 15% Grande o suficiente para muitas vezes se fazer o trabalho de brítagem primária e secundária em uma só máquina Exige alimentador

Britador de Rolo Dentado E o britador primário que produz menos finos. Apresenta top size do produto alto Uso limitado a rochas de média fragmentação ou para minerais moles É efetivo para materiais com tendência a produzir partículas lamelares, mas o top size do produto é alto Altamente efetivo para este tipo de material Como o de impacto, é limitado a materiais pouco abrasivos Alto. Brita qualquer bloco que caiba na boca do britador. Todavia, a presença de blocos grandes limita bastante a capacidade Exige alimentador

Programa de Especialização Profissional ALIMENTAÇÃO

Grelha

CIRCUITOS DE BRITAGEM Britagem primár ia

Britagem secundária

Britagem terciária

M

Peneira PRODUTO


CIRCUITOS DE BRITAGEM FECHADO NORMAL

FECHADO REVERSO

Britagem Primária

Carga circulante


Britagem Primária

Peneiramento Carga circulante

M

Peneiramento

Produto

M


Produto


BRITAGEM Prática operacional 

Presença de materiais argilosos e úmidos na alimentação britador de impacto que trabalha com melhor rendimento



Operação em condições extremas  elevadas relações de redução  aberturas de descarga muito fechadas, os níveis de desgaste das peças são mais acentuados aumentando os custos de operação e manutenção.



Os equipamentos de britagem necessitam de lubrificação constante, razão pela qual os mais modernos trabalham com lubrificação forçada.



Modelos são dotados de dispositivos de proteção  impedem a operação enquanto os eixos e mancais não estiverem lubrificados. Os rolamentos são vedados  evitar a contaminação do sistema de lubrificação.



O parâmetro operacional mais importante dos britadores é a abertura de saída que deve ser regulada em função das necessidades dos produtos.



escolha do


BRITAGEM As falhas mais comuns encontrados em plantas de britagem 



 

empastamento, ou seja, adesão de finos e materiais argilosos à carcaça e cabeça de britagem reduzindo a área e o escoamento do material; entupimento decorrente da entrada de blocos grandes, de tamanho maior que a capacidade do britador. Esse problema ocorre freqüentemente em britadores primários que operam sem a proteção da grelha; atolamento decorrente do arranjo das partículas formando um arco que as sustenta acarretando a parada de escoamento do material; afogamento devido a redução de espaço disponível para o material britado em função do fenômeno de empolamento.


BRITAGEM Recomendações para controle e manutenção 

Manter um check list diário do operador



Sistema de lubrificação adequado



Distribuir uniformemente a alimentação



Instalar e manter instrumentos de alarme



Observar os períodos de manutenção preventiva.



Executar a inspeção diária em volta do britador



Inspecionar o desgaste normal dos revestimentos



Consertar a causa e não os sintomas dos problemas



Fundamentais

 Fundamentos

da Cominuição

 Britagem  PENEIRAMENTO  Moagem  Classificação  Operação


Peneiramento 

Peneiramento é a operação de separação de uma população de partículas em duas ou mais frações de tamanhos diferentes, mediante a comparação de seu tamanho com um gabarito de abertura fixa e prédeterminada. Processo probabilístico

Cada partícula tem apenas as possibilidades de passar ou de ficar retida. Os dois produtos chamam-se oversize ou retido e undersize ou passante. Os gabaritos podem ser grelhas de barras paralelas, telas de malhas quadradas, retangulares, alongadas e de fios paralelos. Chapas perfuradas e placas fundidas


Peneiramento O peneiramento industrial é realizado com os seguintes objetivos: 

evitar a entrada de partículas finas (undersize) em um dado equipamento como por exemplo um britador, aumentando sua eficiência e/ou capacidade;



evitar que o material retido (oversize) passe para os estágios subseqüentes, como por exemplo em britadores em circuito fechado e em operações de moagem;



preparar um produto final com o tamanho de partícula definido pela especificação como por exemplo produtos de pedreiras.


Peneiramento Uma peneira eficiente deve ser capaz de fazer três atividades distintas: 

transportar as partículas alimentadas em uma das extremidades da superfície de peneiramento à outra;



promover a estratificação do material sobre a tela;



promover a comparação do tamanho das partículas com as dimensões das aberturas da superfície, ou seja, o peneiramento propriamente dito.

Para isso é necessário definir uma área de superfície de peneiramento com espaço suficiente para garantir que o leito permaneça na tela até que todas as partículas tenham chance de serem comparadas com o calibre. O transporte do material depende do movimento da peneira que deve promover um impulso a cada partícula, capaz de levantá-la e lançá-la 1 a 1½ aberturas a frente


Peneiramento Conceitos básicos 

Estratificação: efeito do movimento vibratório.  Partículas menores escoam através dos vãos criados pelas maiores  Ficam em contato direto com a superfície de peneiramento  Partículas maiores se deslocam na parte superior da camada de minério



Fatores que afetam a estratificação:  Espessura da camada;  Tipo de vibração da peneira;  Inclinação da peneira;  Freqüência e amplitude do movimento da peneira;  Umidade superficial das partículas.

VÍDEO 1

VÍDEO 2


Peneiramento Alimentação

Conceitos básicos

Separação perfeita = peneira infinita Eficiência adequada: 90 a 95%

Deck da peneira



a

b

c

d

Tempo ou área infinita separação perfeita

Mecanismo de classificação  Região a-b: estratificação próxima à alimentação que atinge um máximo em b  Região b-c: peneiramento saturado com elevada probabilidade por ter muito material fino  Região c-d: Separação por constantes tentativas devido à baixa probabilidade de classificação


Peneiramento As variáveis mecânicas que influenciam o peneiramento são:  forma de vibração;  sua amplitude e freqüência; e  inclinação da tela. Vibração  mecanismos vibratórios (massas excêntricas com amplitude de 1,5 a 6 mm, operando numa faixa de 700 a 1000 rpm) Frequência constante  aumento da amplitude acarreta uma trajetória mais elevada e longa das partículas (malhas de abertura maior) Para que a partícula tenha, a cada pulso, um deslocamento de 1,0 a 1,5 aberturas da tela, tem-se como regra básica:  

para malha maiores: amplitude maior e freqüência menor; para malha menor: amplitude menor e freqüência maior (problemas estruturais)


Peneiramento Conceitos básicos



Movimento vibratório  A partícula se deslocando não deve cair sobre a mesma abertura da tela e nem pular muitas aberturas  Amplitude de 1,5 a 6 mm e freqüência de 700 a 1000 rpm  Maior malha ⇒ amplitude maior e rpm menor e vice-versa  Peneiras inclinadas: movimento circular no plano vertical  Peneiras horizontais: movimento capaz de transportar o material sem ajuda da força da gravidade ⇒ movimento linear com ângulo de ≈ 45 o


Peneiramento Conceitos básicos

d a



Probabilidade de separação: probabilidade de passar Função da relação entre o tamanho de uma dada partícula (d) e a abertura da tela (a). Partículas com (d) > 1,5 (a) tem uma probabilidade muito pequena de passar pela peneira. Partículas com (d) < 0,5 (a) tem uma enorme probabilidade de passar pela tela Classe crítica: 0,5 (a) < (d) < 1,5 (a) (determinam a eficiência e a capacidade de peneiramento) 0,5 (a) < (d) < (a) ⇒ necessitam de várias tentativas para passar pela tela (a) < (d) < 1,5 (a) ⇒ entopem grande número de malhas antes de sair da peneira como retido ou passante


Peneiramento Conceitos básicos Os fatores que influenciam o comportamento das partículas sobre a superfície de peneiramento e, portanto, a eficiência da operação, são:  Área e forma da malha: quadrada. retangular (vibração secundária dos fios);  inclinação de superfície: horizontal e inclinada;  tipo de equipamento: estacionário e móveis;  umidade e conteúdo de argila do material;  forma e características físicas das partículas dentre as quais podem ser destacadas a densidade, porosidade, abrasividade e potencial elétrico;  percentagem de partículas com tamanho próximo a abertura da malha: distribuição granulométrica da alimentação da peneira;  fluxo de alimentação e a espessura da camada de material sobre a superfície;  percentagem de área aberta, isto é, relação entre as somas das áreas das aberturas e a área total da superfície (tipo de superfície);  ângulo de incidência da alimentação: forma de alimentação.


Peneiramento Conceitos básicos  



A faixa de tamanhos submetidos ao peneiramento vai desde 18" (0,46 m) a 37 µm. Podem ser usados:  Crivos; grelhas;  grelhas;  peneiras fixas;  peneiras vibratórias horizontais ou inclinadas;  peneiras rotativas. O peneiramento pode ser quando é feito com o material material na sua umidade umidade natural (que  a seco quando não pode, entretanto, ser muito elevada) material é alimentado alimentado na forma de uma polpa ou  a úmido quando o material recebe água adicional através de sprays.


Peneiramento Crivos 

Crivos: Crivos: são constituídos por chapas metálicas perfuradas. Os furos dos crivos geralmente são oblongos mas podem também ser de outros formatos geométricos, tais como circulares, elípticos ou mesmo quadrados


Peneiramento 

  

Grelhas Conjunto de barras metálicas justapostas uma às outras podendo ser inclinadas ou horizontais, vibratórias ou estacionárias, usualmente utilizadas na alimentação de britadores. Abertura: entre 10 e 50 mm. Inclinação das grelhas (α) situa-se entre 0 e 50º Fator de projeto da ordem de 2 t/h.m2


Peneiramento  

Grelhas fixas Conjunto de barras paralelas espaçadas por um valor pré-determinado, e inclinadas 35° a 45 ° na direção de fluxo Circuitos de britagem para separação de blocos de 7,5 a 0,2 cm  Separação a seco  Eficiência ∼ 60% (não há estratificação)


Peneiramento 

Grelhas vibratórias Semelhantes às grelhas fixas, mas sua superfície está sujeita a vibração. São utilizadas antes da britagem primária quando é necessário escalpar a alimentação do britador (fração de finos maior que 30%).

Video 1


Peneiramento As principais características das grelhas Vibratórias são:   



Estrutura monobloco soldada e reforçada; Trilhos conjugados em aço com grande resistência à abrasão e impacto; Adequada amplitude e freqüência de vibração, proporcionam alta capacidade de produção e evitam o entupimento dos trilhos; Proteção das chapas laterais e da caixa de alimentação contra o desgaste.


Peneiramento 





Peneiras Define-se o peneiramento industrial, como processo de classificação de um material granular pelo tamanho das partículas em duas ou mais frações, mediante a uma ou mais superfícies perfuradas. Pode ser realizado:  A seco até 1,7 mm  A úmido até 250 µm As peneiras podem ser:  Fixas  Vibratórias


Peneiramento 

Tipos de peneiras: 

Fixas: DSM



Móveis: rotativas e vibratórias



Retilíneas: superfície da peneira é plana



Curvas: superfície da peneira é curva



Horizontal: velocidade de peneiramento de 0,2 a 0,3 m/s



Inclinada: velocidade de peneiramento de 0,3 a 0,6 m/s


Peneiramento Peneiras Fixas: DSM (Dutch State Mines) Equipamentos de alta capacidade Superfície côncava formada por barras na forma de cunha. A concavidade da tela cria forças centrífugas que facilitam o contato da suspensão contra a sua superfície. As telas possuem barras com ranhuras orientadas perpendicularmente a passagem de material. Camadas sucessivas e adjacentes de líquido passam entre as ranhuras arrastando as partículas pequenas para o compartimento undersize.


Peneiramento Peneiras Fixas: DSM (Dutch State Mines) Alimentadas pela gravidade ou bombeamento Se aplicam à:  desaguamento de suspensões;  circuito fechado de moagem quando a granulometria do produto é grossa;  peneiramento a úmido de materiais finos até 50 µm; de corte depende da  diâmetro percentagem de sólido da polpa;  elevada capacidade de produção, da ordem de 100 m3 /h por metro de largura de leito para abertura de 1,0 a 1,5 mm.


Peneiramento   

Peneiras Rotativas (trommel) superfície de peneiramento cilíndrica ou ligeiramente cônica; movimento através de rotação em torno do eixo longitudinal; O eixo possui uma inclinação que varia entre 4° e 10 °


Peneiramento Peneiras Rotativas (trommel)


Peneiramento 

Peneiras Vibratórias São constituídas por um chassis robusto apoiado em um sistema de molas e acionadas por um mecanismo que permite movimentos vibratórios de diferentes trajetórias e amplitudes. Podem ter suporte para mais que uma tela (deck) e serem horizontais e inclinadas.


Peneiramento  

Peneiras Vibratórias Horizontais Movimento vibratório praticamente retilíneo, num plano inclinado em relação à superfície de peneiramento Capacidade 40% maior que a peneira vibratória inclinada de mesma área


Peneiramento Peneiras Vibratórias Horizontais

Faixa de operação: Seco: 2½ a 1/8 polegadas Úmido: 2½ a 48 # (296 µm) Menor entupimento das telas. Velocidade de transporte: 12 m/min


Peneiramento Peneiras horizontais (low head) 





Classificação final de produtos e em processos de lavagem e desaguamento dos mais variados materiais. Principais características construtivas movimento vibratório linear gerado por um par de vibradores auto-sincronizados, permitindo o transporte horizontal do material. Utilização restrita a plantas com limitação de espaço para a instalação de peneiras inclinadas.


Peneiramento Limites práticos de operação das peneiras horizontais A eficiência das peneiras horizontais é tão baixa que têm sido frequentemente utilizadas como desaguadoras. As peneiras desaguadoras são utilizadas na saída de classificadores espirais e pós-estágios terciário e quaternário de peneiramento, onde houver adição de água. A função básica é recuperar os finos de produtos presentes na polpa.


Peneiramento  

Peneiras Vibratórias Inclinadas movimento vibratório caracterizado por impulsos rápidos, normais à superfície, de pequena amplitude (1,5 a 25 mm) e de alta freqüência (600 a 3600 movimentos por minuto), sendo produzidos por mecanismos mecânicos ou elétricos.


Peneiramento

    

Peneiras Vibratórias Inclinadas movimento vibratório circular ou elíptico neste mesmo plano capacidade varia entre 50 a 200 t/m2 /mm de abertura/24h movimento alternado praticamente no mesmo plano da tela Inclinação de 15 a 35° Velocidade de transporte de 0,3 a 0,6 m/s


Peneiramento

Peneiras vibratórias de inclinação variada (banana) Concebidas para manuseio de elevadas taxas de alimentação de sólidos com grandes quantidades de partículas menores que a abertura da malha do deck . A inclinação inicial de 25 a 30o, diminui na parte central para 10 a 15o, chegando a valores entre 0 e 5o. A peneira dispõe de um movimento linear de vibração no final para o escoamento do material, devido à pequena inclinação. A consecutiva mudança de inclinação do deck ao longo do seu comprimento diminui a velocidade de transporte, mas a quantidade sobre a tela é também cada vez menor, mantendo a camada de material em nível otimizado.


Peneiramento Princípio de operação da peneiras vibratórias de inclinação variada (banana)

Substituição das peneiras convencionais com ganhos


Peneiramento 

Peneiras vibratórias Derick de elevado ângulo Desenvolvida para permitir a remoção de partículas finas e lisas que tendem a obstruir a tela. O ângulo de inclinação elevado auxilia na remoção eficientemente os minerais lamelares e lamas da argila, permitindo peneiramentos com tela de até 38 µm (400 #).


Peneiramento

Peneira vibratória Derick instalada na Unidade industrial de Conceição da CVRD


Peneiramento

Principais falhas nas etapas de peneiramento



Peneiramento a seco ⇒ aumento da umidade ⇒ perda de eficiência Operações de peneiramento são viáveis com umidade usualmente menor que 5 a 8% e a úmido com concentração de sólidos maior que 60%.


Peneiramento Principais falhas nas etapas de peneiramento 2. Freqüências de vibração muito elevadas impõem esforços mecânicos muito grandes sobre as estruturas levando à fadiga dos materiais tanto durante a operação como na partida e parada da peneira. Isto limita o tamanho das peneiras 3. Barras de reforço anteriormente soldadas às laterais da peneira foram substituídas pelo dobramento das extremidades com o propósito de diminuir as tensões residuais causadas pela temperatura. 4. Evitar que as freqüências naturais de ressonância dos materiais sejam coincidentes com dos movimentos de vibração das peneiras, o que pode acarretar quebras estruturais graves. 5. Utilizar baixas freqüências para peneiramento de partículas finas. 6. O sistema de frenagem dos motores das peneiras também é muito importante, principalmente considerando as peneiras de alta freqüência.



Fundamentais

 Fundamentos  Britagem  Peneiramento  MOAGEM  Classificação  Operação

da Cominuição


MOAGEM 



Último estágio do processo de fragmentação (cm ao µm). É a área de fragmentação que requer maiores investimentos e maior gasto de energia  operação chave para o bom desempenho de uma instalação de tratamento. Redução de tamanho entre duas superfícies independentes onde não é desejado: Submoagem ⇒ produto grosso com baixo grau de liberação ⇒ recuperação do bem mineral inferior ao desejado. Sobremoagem ⇒ reduz o tamanho das partículas desnecessariamente ⇒ Aumento do consumo de energia e as perdas no processo.


MOAGEM 



Combinação das forças: • Impacto • Atrito Corpos moedores • Barras cilíndricas • Bolas • Cylpebs - tronco de cone • Ballpeb • Seixos • Fragmentos do minério Carga = corpos moedores + material a ser fragmentado Carga = 30 a 50 % do volume interno do moinho


MOAGEM 



Moagem a úmido: Polpas de minério e água  Vantagens  Requer apenas 77% da potência necessária ao mesmo serviço a seco (ação lubrificante e transportadora da água)  Facilidade de controle (percentagem de sólidos e nível da descarga da polpa )  Baixos níveis de poluição  Desvantagens  Consumos de corpos moedores 5 a 7 vezes maior - oxidação e corrosão  Consumo de revestimento maior Moagem a seco: processos a seco, remoção de líquidos cara ou onerosa e produtos que reagem com a água  dispositivos auxiliares para contenção de poeira e transporte de sólidos


MOAGEM



 

Eficiência energética da moagem ⇒ 2% a 3%, em relação à produção de área superficial adicional ⇒ desenvolvimento de novos tipos de moinhos com melhor desempenho. Devido a simplicidade, robustez e confiabilidade, os moinhos tubulares ainda são os mais utilizados em operações de tratamento de minérios. São cilindros rotativos, revestidos internamente, onde é realizada a fragmentação pela ação de corpos moedores. Descrever Diâmetros padronizados, ½ em ½ pé Comprimentos variados

diâmetro D 

capacidade comprimento L  Tempo (pés)


MOAGEM 

Alimentação dos moinhos: Tubo Circuito fechados com hidrociclones

Bico de papagaio Moinhos pequenos - circuitos fechados com classificador

Tambor Moagem a seco ou úmido Pode ser utilizado em conjunto com o bico de papagaio


MOAGEM

 

A bola acompanha o movimento do moinho  ação da força centrífuga Até altura na qual seu peso se iguala a essa força  trajetória parabólica até atingir a base do moinho onde o processo reinicia. Força centrífuga anula o peso

A: os corpos moedores se movem uns sobre os outros em camadas concêntricas B: os corpos moedores rolam para baixo gerando moagem por choque C: corpos moedores caem sobre o revestimento e as partículas produzindo moagem por impacto

C


MOAGEM Cascata  velocidades baixas e/ou revestimentos lisos  os corpos moedores girem uns sobre os outros em camadas concêntricas acarretando a moagem por atrito e compressão.

Esse regime de moagem favorece a produção de finos e o elevado desgaste dos revestimentos.


MOAGEM Catarata  velocidade de operação elevada e/ou revestimentos mais agressivos  os corpos moedores são projetados descrevendo uma trajetória parabólica e batendo contra a carcaça  fragmentação por impacto

A moagem por impacto assume maior proporção e o produto terá uma granulometria mais grossa, com menor desgaste dos revestimentos. Velocidades mais elevadas 

corpos moedores cairão diretamente sobre o revestimento, em posição anterior à carga do moinho.


MOAGEM

Cascata

Catarata


MOAGEM Velocidade crítica = ponto de mudança de trajetória circular para parabólica.

Nc =

42 ,30

( D × d )

Nc = velocidade crítica (rpm) D = diâmetro interno do moinho (m) d = diâmetro da bola ou da barra Faixa de operação entre 40 e 80% da velocidade crítica Fatores contribuem para a definição do regime de operação do moinho.  tipo de revestimento - os mais lisos favorecem ao regime de cascata;  volume da carga de bolas – maior volume favorece ao regime de catarata;  tamanho da maior bola – bola maior favorece o regime de catarata


MOAGEM 

Moinhos revestidos internamente (aços especiais, ferro fundido, cerâmica, plático e borracha) • proteger a carcaça • diminuir escorregamento da carga moedora • adequar levantamento e trajetória da carga moedora


MOAGEM

  

Revestimentos  peças moduladas fixadas às carcaças por meio de parafusos. Parafusos são de aço especial resistente às condições extremamente adversas a que estão sujeitos no interior do moinho. Revestimentos são constituídos de placas de desgaste que podem ser metálicas, cerâmicas, plástico ou borracha  Os revestimentos de aço  maior aplicação mundial  Aplicações a seco e via úmida  Padrão ondulado.  Onda dupla  aplicado em moinhos secundários e de remoagem e o de onda simples para moinhos primários de bolas e de barras.  Moinhos semi-autógeno (SAG) e autógeno (AG)  instalação de barras elevatória


MOAGEM

Revestimentos de borracha  final da década de 60 Propriedades:  mais leves;  absorvem parte do ruído;  facilitam a manutenção;  resistência maior ao desgaste. Aplicação:  Moinhos secundários, terciários e de remoagem. Usualmente projetado como barra elevatória. Um número considerável de formas e combinações diferentes de barras elevatórias e placas torna possível ajustar o projeto às suas respectivas aplicações. Em alguns casos, pode-se utilizar borracha maciça, até mesmo com o padrão do tipo ondulado.


MOAGEM Revestimento combinando  metais e borracha Combina as melhores propriedades da borracha e do aço para obtenção de melhores resultados Utiliza ligas de aço e ferro branco, mais duras e mais resistentes ao desgaste do que aquelas que podem ser utilizadas em revestimento de aço maciço, e a borracha, capaz de absorver as forças de impacto Aplicação  moagem primária (moinhos de bolas, de barras, autógenos e semi-autógenos). Mantém seu perfil constante durante toda a vida útil, graças às específicas propriedades de resistência ao desgaste apresentadas pelo material.


MOAGEM

O tipo certo de revestimento, componente e perfil é fundamental para a otimizar a produção do moinho e o custo total da moagem, incluindo energia, corpos moedores e manutenção


MOAGEM

   

Moinhos de Barras Carga moedora ⇒ barras de aço cilíndricas. Relação comprimento / diâmetro (L/D) > 1,25 / 1. Barras 150 mm menores que o moinho e de aço de alto carbono. Operação usual em circuito aberto. Alimentação 38,1 a 12,5 mm Recomendada ⇓

80% < 19,0 mm Produto 4,76 a 0,5 mm Substituição à britagem final de materiais argilosos e úmidos


MOAGEM

Moinhos de Barras Overflow moagem a úmido

Tipos de descarga

Periférica de topo moagem grossa a úmido ou seca

Periférica central moagem a seco


MOAGEM Aplicação: 

Primeiro estágio de moagem após a britagem.



O produto da moagem em barras alimenta um moinho de bolas para maior redução da granulometria.



Atualmente os moinhos autógenos ou semi-autógenos têm substituído os moinhos de barras tanto no último estágio de britagem quanto no primeiro de moagem nos circuitos de beneficiamento de minérios de maior capacidade.


MOAGEM

Moinhos de Barras - Funcionamento  Moinho vazio  barras paralelas umas com as outras de partículas sólidas   Alimentação separação das barras abrindo um feixe      

Espaços entre as barras de tamanho decrescente da alimentação para a descarga do moinho. Partículas movem-se até que suas dimensões se equiparam às dos espaços. Ficam retidas entre as barras até serem fraturadas. As forças de cominuição são mais acentuadas sobre as partículas grossas. Partículas finas preenchem os vazios intersticiais das barras. Os espaços intersticiais entre as barras têm aproximadamente a metade do tamanho daqueles obtidos com moinhos de bolas nas mesmas condições  Menores quantidades de material podem ser contidas entre as barras, prevenindo a sobremoagem.


MOAGEM

Moinhos de Barras Arranjo de descarga

Overflow

Periférica de topo

Periférica central

Processo de moagem

somente via úmida

Via seca ou úmida

Via úmida ou seca

Taxa máxima de redução

15 - 20 : 1

12 - 15 : 1

4- 8: 1

4 - 12 mesh

3 - 6 mesh

Granulometria típica 10 - 35 mesh da moagem Capacidade

Normal

Normal

Dupla

% da velocidade crítica

60 - 65

65 - 70

65 - 70

Diâmetro máximo = 12,5 ft Comprimento máximo = 20 ft Catarata  danos estruturais ao moinho e cruzamento das barras


MOAGEM


MOAGEM Moinhos de Barras

Vídeo 1

Vídeo 2


MOAGEM

  

Moinhos de Bolas Carga moedora ⇒ esferas de aço fundido ou forjado, ferro fundido, cylpebs ou ballpebs. Comprimento útil da câmara menor que o dobro do diâmetro Operação usual em circuito fechado.

Alimentação recomendada 80% < 12,4 mm Moagem fina alimentação de 14 a 28 malhas (1,19 a 0,59 mm) Produto 80% < 0,42 mm até extremamente fina


MOAGEM Moinhos de Bolas – Corpos moedores

ballpeb

Aço

cylpeb

Cerâmica

bola

Zircônia


MOAGEM

Moinhos de Bolas

Descarga por overflow Descarga diafragma Grelha ou espiral reversa Disco crivado Orifícios abertos de dentro para fora visando prevenir entupimentos Diafragma  permitir que somente partículas de um dado tamanho passe através dele. Tempo de residência das partículas menor que com saída por overflow  Menor geração de finos Maiores consumo de energia (≈ 15%), desgaste de corpos moedores e custos de manutenção  utilização restrita às condições de fluxos especiais.


MOAGEM

Moinhos de Bolas Arranjo de descarga Overflow

Diafragma

Compartimentado

Processo de moagem

Somente via úmida

Via seca ou úmida

Via seca ou úmida

Circuito

Usualmente fechado

Fechado

Fechado ou aberto

Produto típico

Fino – 200 mesh

VU – 100 mesh VS – 325 mesh

150 - 325 mesh

Tamanho máx. da alimentação

10 - 14 mesh

<1/2”

<1/2”

Relação L / D

1 - 1,5 : 1

1 - 1,5 : 1

Volume de carga % da velocidade crítica

40 - 45%

35 – 50%

65 - 70

68 - 78

Circ. A. 3,5-5,0:1 Circ. F. 2,5-3,5:1 30 - 50% VU – 65-70% VS – 70-78%


MOAGEM Moinhos de Bolas

Vídeo 1


MOAGEM Moinhos de Bolas

Grelha

Revestimento Corpos moedores


MOAGEM 

Moagem - Autógena/Semi-autógena

O termo autógeno pode ser compreendido como o que faz por si próprio (autos próprio, genos= produção). Usam fragmentos grandes do próprio minério ou mistura de fragmentos e bolas como corpos moedores (10 a 15% do volume útil). 

Possibilitam redução de custo de corpos moedores e eventual eliminação de estágios de britagem.


MOAGEM Moagem - Autógena/Semi-autógena  Diâmetro ≥ comprimento (D/L 1/1 a 3/1) Relação diâmetro/comprimento = 1:1  Consomem mais potência por tonelada moída  Geram produtos mais finos. Relação diâmetro/comprimento ≥ 1:1  Minas de cobre, ferro e ouro  Capacidades médias ou altas  Descarga por grelha  Revestimentos tipo placa e barra elevatória % de enchimento de carga de 25 a 35% do volume do moinho e 70 a 80% da velocidade crítica. velocidade variável 


MOAGEM 




Autógena completa, ou FAG ⇒ o minério, que vem da mina sem nenhuma, ou com pouca britagem (dependendo da técnica de desmonte), é todo alimentado no moinho autógeno; no classificador que trabalha acoplado ao moinho, o material é retirado na granulometria desejada.



Semi-autógena, ou SAG ⇒ carga moedora composta pelo próprio material e carga complementar de bolas para facilitar a fragmentação da fração mais resistente denominada crítica que consome quantidade significativa de energia.



Autógena parcial ⇒ somente o moinho de bolas é substituído por um moinho autógeno. Nesse caso o ROM é peneirado, separando a fração adequada para servir como meio moedor, britado e alimentado no circuito de moagem.


MOAGEM 


Os pedaços maiores ou seixos, separados para uso na moagem autógena parcial, devem estar entre 25 e 75 mm e são escolhidos de forma a terem o mesmo peso que as bolas que eles devem substituir. Como a densidade do minério é mais baixa que a das bolas, estes moinhos necessitam maiores volumes e/ou maiores velocidades que os de bolas correspondentes.


MOAGEM 



MOAGEM

Vídeo 1


MOAGEM 

Circuitos de moagem



Circuito aberto  Moinhos de barras  Processos em que a redução da água no produto seja ineficiente  Moagem extremamente fina e com algumas partículas acima do tamanho especificado



Circuito fechado  Uma partícula pode voltar ao moinho diversas vezes até alcançar a especificação  Carga circulante: % de retorno sobre a alimentação nova do moinho.  Configurações típicas


MOAGEM 

Circuito aberto

Alimentação

Produto


MOAGEM 

Circuito fechado direto Produto

Alimentação

Carga Circulante

Carga circulante  adequar a distribuição granulométrica do produto do moinho. Um aumento da carga circulante  elevação na massa de sólidos no interior do moinho  redução no tempo de residência das partículas  redução na geração de finos


MOAGEM 

Circuito fechado reverso Produto

Alimentação

Carga Circulante


MOAGEM 

Circuito fechado misto

Alimentação Produto

Carga Circulante


MOAGEM

Carga moedora

Volume da carga moedora  percentagem do volume útil do moinho ocupado pela carga  Moinhos de bolas com descarga por diafragma ≤ 50% por overflow ≤ 45%  Moinhos de barras ≤ 40%.  Escolha do tamanho dos corpos moedores  

Corpos maiores  aumento da pressão entre as superfícies em contato, tornando possível a quebra de partículas maiores.



Corpos menores  aumento da superfície disponível de atrito entre corpos moedores  moagem de pequenas partículas 

Existe um tamanho ótimo de corpo moedor que deve ser utilizado para dimensionamento da carga inicial e para reposição


MOAGEM Tamanho da maior barra 0,5  F 0,75    Wi × Sg   × 25,4 ×  R =   160  (%Vc ) × 3,281 × D  

R = diâmetro da barra (mm) F = d80 da alimentação (µm) Sg = peso específico do material (g/cm3) Wi = Work index (kwh/t) %Vc = percentagem da velocidade crítica (decimal) D = diâmetro interno ao revestimento (m)


MOAGEM

Tamanho da maior bola 0, 34  F  0,5    Sg × Wi   × 25,4 B =   ×     K   (%Vc ) × 3,281 × D   B = diâmetro da bola (mm) F = d80 da alimentação (µm) Sg = peso específico do material (g/cm3) Wi = Work index (kwh/t) %Vc = percentagem da velocidade crítica (decimal) D = diâmetro interno ao revestimento (m)

Descarga Overflow

Diafragma Diafragma

Moagem Via Úmida Úmida Seca

Circuito Aberto ou fechado Aberto ou fechado Aberto ou fechado

Fator K 350 330 335


MOAGEM Moinhos especiais Fragmentação de partículas finas  as tensões capazes de gerar quebra aumentam com a redução do tamanho de partícula, ou seja, partículas de maior volume têm maior probabilidade de apresentarem falhas estruturais, facilitando a fragmentação. Nos últimos anos tem sido verificado um aumento nas pesquisas e o desenvolvimento de moinhos capazes de executar a fragmentação fina com maior eficiência energética. Dentre esses equipamentos se destacam os moinhos vibratórios e os verticais.


MOAGEM

Moinho vibratório Dois ou três cilindros são conjugados num único moinho. Os cilindros alcançam comprimentos de até 4 m, diâmetros de 0,65 m e capacidades de 20-40 t/h. Granulometria da alimentação entre 1 a 10 mm, permitindo a obtenção de produtos cujos limites superiores da granulometria variam entre 40 e 500 µm. São operados com meio-moedores muito finos. Moagem  movimento da carga vibratória decorrente da vibração provocada pelo movimento oscilante da carcaça, em trajetória circular de alta freqüência Moagem de materiais friáveis e abrasivos, com resistência alta ou média e baixas taxas de desgaste do moinho e meio moedor.


MOAGEM

Moinho vibratório Nos moinhos vibratórios, a intensidade dos impactos do meio moedor diminui com a distância da parede, razão pela qual os diâmetros dos moinhos horizontais não ultrapassam 0,65 m. Principais características:  alta eficiência devido ao movimento circular em alta rotação junto com a vibração, conferindo 30 a 40% a mais de energia à moagem;  alto enchimento de bolas (80%) com intenso impacto/atrito/cisalhamento;  pode ser utilizado com circuito aberto ou fechado, via seca ou úmida;  baixo tempo de retenção (30-40 segundos) minimizando a sobremoagem;  pode ser aplicado em metais (ligas), abrasivos (sílica), agregados (areias), pigmentos de tinta e outros;  baixo custo operacional e de instalação, ocupando pouco espaço.


MOAGEM Moinho Vertical Moagem de material abaixo de ¼” gerando produto na faixa de 74 µm (200 mesh) a 2 µm ou ainda mais fino. Aplicações contínuas ou intermitentes em circuito aberto ou fechado. Potência de 20 até 1500 hp com capacidades de até 100 toneladas por hora de produto. Vídeo 1


MOAGEM Moinho Vertical O moinho vertical apresenta as seguintes vantagens: 

maior aproveitamento da energia com menor ruído;



menor geração de produtos com granulometria fina;



menores custos operacionais com menos peças móveis;



menores custos de instalação e menos tempo de parada para manutenção;



exige menos espaço de piso e a fundação é mais simples. Diferentes tipos de corpos moedores: bolas de aço e seixos cerâmicos ou naturais etc. São agitados por uma espira de rosca dupla suspensa (ou agitador de carga)

Esses moinhos têm sido utilizados com sucesso para moagem fina e ultra-fina; re-moagem de minérios diversos; moagem de calcário; moagem fina de reagentes químicos e hidratação de cal.


MOAGEM A polpa entra em abertura na parte superior do moinho. Uma bomba centrífuga promove uma recirculação da polpa, criando uma aceleração ascendente que provoca a classificação de partículas na parte superior. Na parte inferior do moinho as partículas de tamanho pequeno sobem e as maiores são arrastadas juntamente com os corpos moedores para a base onde são moídas por atrito/abrasão. A pressão relativamente alta entre os corpos moedores e as partículas contribui para melhorar a eficiência de moagem. O material é levado para cima pelas roscas e se precipita no espaço existente entre as extremidades dessas e o diâmetro interior do corpo do moinho. A polpa transborda para fora do corpo do moinho e se deposita num tanque separador, equipado com dispositivos de controle que dividem a polpa nos fluxos de processo e de reciclagem. O fluxo de reciclagem retorna próximo à base do moinho e o de processo se torna produto acabado ou alimenta um sistema externo de classificação


MOAGEM Moinhos de rolos de alta pressão (HPGR - high pressure grinding rolls ) Pistãos hidráulicos forçam um dos rolos contra o outro rolo que é fixo. A pressão comprime um leito de partículas levando à quebra “entre partículas” e induzido trincas residuais. Aplicações em carvão, calcário, cimento, produção de pellet feed e outros produtos. Apresentam como vantagem um menor consumo de energia para uma dada relação de redução, quando comparado aos moinhos convencionais de bolas. Por outro lado, o elevado desgaste dos rolos acarreta altos custos operacionais. Criam micro fissuras que reduzem o consumo energético nas operações subseqüentes de fragmentação.


MOAGEM Moinhos de rolos de alta pressão 

Um dos rolos é fixo e o outro é montado em blocos, livre para se movimentar nas pistas, em ângulo reto ao eixo do rolo. Controle hidráulico do movimento determinado pela pressão nos acumuladores pneumáticos e hidráulicos. O gás nitrogênio e o óleo são separados por um pistão, no interior dos acumuladores.


MOAGEM Moinhos de rolos de alta pressão

Parâmetro

Faixa de Valor

Diâmetro do rolo

750 - 2100 mm

Largura do rolo

260 - 1600 mm

Velocidade periférica do rolo

0,5 - 2,0 m/s

Pressão

2000 - 8500 KN/m

Potência motor

100 - 4000 kW

Produção

10 - 2000 t/h

Programa de Especialização Profissional 1- Dispositivo de alimentação 2- Porta dosadora 3- Placa de ajuste 4- Rolos 5- Proteção do rolo 6- Eixo cardam e engrenagens 7- Mancal rolamento cilíndrico 8- Cilindro hidráulico 9- Corpo da máquina 10- Sistema de pressão hidráulico 11- Plataforma de operação

Moinhos de rolos de alta pressão

MOAGEM


MOAGEM

Moinhos de rolos de alta pressão


MOAGEM Moinhos de rolos de alta pressão



Fundamentais

 Fundamentos

da Cominuição

 Britagem  Peneiramento  Moagem  CLASSIFICAÇÃO  Operação


CLASSIFICAÇÃO Classificação  operação destinada a promover a separação de um conjunto de partículas em duas frações granulométricas distintas. A separação das partículas ocorre de acordo com suas taxas de sedimentação na fase fluida. Nas operações de classificação são obtidos dois produtos: fluxo contendo partículas com maior velocidade de sedimentação e, portanto, maiores ou de maior densidade. Esse fluxo tem geralmente elevada concentração de sólidos.  Overflow produto contendo as partículas com menor velocidade de sedimentação e a maior quantidade da água presente na alimentação.  Underflow

Variando a força efetiva de separação a classificação pode ser feita em estágios gerando produtos de tamanho intermediários.


CLASSIFICAÇÃO Lamas  materiais de granulometria inferior àquela adequada a um dado processo de concentração Prejudicam o rendimento de uma planta industrial de processamento mineral  Não se comportam conforme o esperado e consomem quantidades significativas de reagentes. Para eliminação das lamas contidas em um dado minério, ou geradas nos processos de fragmentação, esses materiais são usualmente deslamados. A deslamagem é, portanto, uma operação de classificação onde a fração ultrafina, impossível de ser tratada através de um dado processo, é separada do fluxo de alimentação de uma dada operação de concentração


CLASSIFICAÇÃO Queda livre em meio viscoso 

Partículas esféricas isoladas (rígidas), imersas em um meio viscoso e submetidas a um campo de força externo, após um estágio inicial de aceleração decrescente, desenvolvem uma velocidade terminal de equilíbrio E

= empuxo (N)  R = resistência (N)  P = Força resultante atuando sobre a partícula (N)



A velocidade de sedimentação depende do número de Reynolds


CLASSIFICAÇÃO 

Número de Reynolds  adimensional – representa a relação entre as forças inerciais e as forças viscosas num dado regime fluidodinâmico





R e =

S

.d .v

η Onde:  d é o diâmetro da partícula em m;  v é a velocidade de queda da partícula em m/s;  ρS é a massa especifica da partícula (sólido) em kg/m3;  η é a viscosidade dinâmica do fluido dada em Pa.s.

O valor limite de Reynolds não é bem definido e depende do fluido  Re < 0,2 ⇒ escoamento lamelar (ou laminar);  0,2 > Re > 3000 ⇒ escoamento intermediário;  Re > 3000 ⇒ escoamento turbulento (ou turbilhonar).


CLASSIFICAÇÃO



Quando o regime é laminar, a velocidade de queda da partícula esférica isolada é dada pela equação de Stokes Equação de Stokes  Premissa: resistência ao movimento é proporcional à velocidade

v=

d 2 . g .( ρ S − ρ f )

18 .η

v é a velocidade de sedimentação em m/s;  d é o diâmetro da partícula em m;  g é a aceleração da gravidade em m/s2;  ρS é a massa especifica da partícula (sólido) em kg/m3;  ρf é a massa especifica do fluido em kg/m3;  η é a viscosidade dinâmica do fluido dada em Pa.s. 


CLASSIFICAÇÃO 

Condições de aplicação da equação de Stokes  Meio contínuo e infinito (sem efeito de paredes);  A partícula não é tão pequena como as moléculas;  Partículas isoladas;  Partículas rígidas (sem convecção interna);  Não existem interações eletrostáticas entre as partículas.


CLASSIFICAÇÃO Quando o regime é turbulento, a velocidade da partícula esférica isolada é dada pela equação de Newton  Equação de Newton  Premissa: premissa de que a resistência ao movimento é proporcional ao quadrado da velocidade 1

 ( ρ s − ρ f ) 2 v =  3 , 03 .d . g .  ρ   f

v é a velocidade de sedimentação em m/s;  d é o diâmetro da partícula em m;  g é a aceleração da gravidade em m/s2;  ρS é a massa especifica da partícula (sólido) em kg/m3;  ρf é a massa especifica do fluido em kg/m3; 


CLASSIFICAÇÃO Para o regime é intermediário, foram proposta inúmeras equações  problemas de aderência com os dados experimentais 

Equação de Abraham (1970) v=



Carr



4 ( ρ s − ρ f ).d . g . ρ f .C arr 3

coeficiente de arraste  função do número de Reynolds C arr

 Algoritmo

 9 , 06  = 0 , 284 . 1 +  R  e  

de cálculo

2


CLASSIFICAÇÃO Classificadores Classificadores mecânicos  dispositivos mecânicos para remoção da fração grossa do equipamento. Classificadores não mecânicos  remoção do fluxo de underflow utilizando propriedades hidrodinâmicas desse fluxo e das forças gravitacional e/ou centrífuga. Embora uma grande quantidade de equipamentos sejam disponíveis para classificação, os mais comumente utilizados em processamento mineral são os hidrociclones, os classificadores espiral e os cones classificadores. A seleção de um dado classificador para uma aplicação específica depende da finalidade da classificação e da faixa granulométrica desejada. A aplicação mais comum dos classificadores consiste no fechamento de circuitos de moagem.


CLASSIFICAÇÃO Hidrociclone

Hidrociclone  década de 50 e rapidamente se tornou o equipamento padrão de fechamento de circuitos de moagem  simplicidade de construção e de operação,  elevadas capacidades em termos de volume ou área ocupada,  operação estável,  baixos custos de capital e  pequeno espaço requerido para sua instalação. Maior custo operacional que o classificador espiral  energia gasta no bombeamento da polpa e eficiência de classificação mais baixa. Além da aplicação no fechamento dos circuitos de moagem, os hidrociclones têm aplicação na deslamagem e desaguamento de polpas. A classificação depende do tamanho, da densidade e do formato das partículas.


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone Constituído por uma parte cilíndrica e outra cônica e três orifícios. As partes são segmentadas permitindo diversas combinações no conjunto final com dimensões internas diversas sendo responsáveis pelo desempenho do ciclone   

entrada da polpa = inlet orifício de saída superior (finos) = vortex orifício de saída inferior (grossos) = apex



A polpa é alimentada sob pressão tangencialmente à seção cilíndrica, descrevendo uma trajetória espiral  Vortex primário na superfície interna das paredes cilíndrica e cônica, com direção ao ápice do cone. No Apex , somente uma parte do líquido é descarregada como underflow , arrastando preferencialmente as partículas grossas com pequenas quantidades de finos. O movimento espiral da polpa cria, no centro do hidrociclone, uma região baixa pressão que conduz à formação de um vortex secundário girando em torno do eixo, em movimento ascendente. Nesse vortex a maior parte da fase liquida, contendo as partículas finas, é dragada forçando sua descarga através da saída superior - overflow .



Princípio básico de separação  sedimentação centrífuga submetidas a uma aceleração centrífuga



partículas suspensas são

O movimento circular da polpa acelera as partículas sólidas na direção das paredes do ciclone. 

Força centrífuga  tende a levá-las para as paredes e descarregá-las como underflow

Força de dragagem na direção vertical Tende a descarregar pelo overflow . 



imposta pelo movimento do fluxo ascendente.

Partículas mais grossas (de maior massa) sedimentam mais depressa no campo centrífugo, ocupando o volume do ciclone próximo às paredes. No contato com as paredes elas perdem velocidade devido ao atrito, sendo arrastadas para baixo e descarregando como underflow . As partículas finas também tendem a ser projetadas em direção às paredes, mas quando chegam lá encontram esse espaço já ocupado pelas partículas grossas e são dirigidas para a região central do ciclone onde encontram o fluxo ascendente do vortex finder , sendo arrastadas e descarregadas como overflow .



Vortex Alimentação

Apex


CLASSIFICAÇÃO Forças

Hidrociclone

atuantes no sistema:  Força centrífuga  Força de arraste - fluxo de polpa que é dirigido para o vortex 2 Fce = m ⋅ r ⋅ w

Far =

m ⋅v

2

r

m = massa da partícula  w = velocidade angular  v = velocidade tangencial  r = raio de giro 

Se a ação da força centrífuga for superior à de arraste, as partículas se moverão radialmente para a parte externa e, caso contrário, as partículas se moverão radialmente na parte interna do equipamento


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone No encontro dos dois fluxos verticais, um descendente e outro ascendente, existe um lugar geométrico onde a velocidade vertical é nula, denominado manto. As partículas que estão neste lugar têm chances iguais saírem no underflow e no overflow . Partículas sólidas de maior massa (função do tamanho e da massa específica) são descarregadas pelo apex , sendo praticamente impossível seu arraste pelo vórtice ascendente Partículas menores podem sair em qualquer um dos fluxos, dependendo concentração de sólidos na polpa e da quantidade de partículas no manto. A velocidade do vórtice ascendente e a capacidade de arrastar partículas maiores, é função da pressão de alimentação no ciclone.


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone Região A, junto a parede superior do ciclone, contém uma polpa cuja distribuição granulométrica é similar a da alimentação do ciclone, ou seja, partículas que não sofreram classificação e serão descarregadas como overflow por curto-circuito. Seção cilíndrica B é preenchida, basicamente, pelas partículas de maior tamanho, prontas para serem descarregadas como underflow . Região C na parte superior da seção cônica, em torno do vortex finder , onde predominam as partículas finas que serão descarregadas como overflow . Região D é uma toróide compreendida entre as três seções anteriores, o lugar geométrico do ciclone onde efetivamente ocorre a classificação. Nessa região a distribuição granulométrica é mais concentrada no tamanho de partículas intermediário quando comparada com a da alimentação.



A posição de operação do ciclone não tem influência sobre seu desempenho, uma vez que a aceleração da gravidade é pequena em relação à aceleração centrífuga, que pode ser até 4.000 vezes maior em ciclones pequenos. A posição de instalação só terá uma pequena influência para ciclones de grande porte, operando com pressão de alimentação baixa Dependendo da aplicação e das características do material a ser tratado, os ciclones podem ser fabricados em diferentes materiais tais como: poliuretano, aço revestido em borracha, aço revestido em poliuretano, aço inoxidável etc.


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone O diâmetro do orifício do apex é uma importante no desempenho do ciclone Descarga tipo cordão: utilizada quando o objetivo principal consiste no adensamento do underflow . Nessa condição o diâmetro do apex é suficiente para a descarga dessa fração (boa para desaguamento) Descarga em cone: o ciclone opera em condição ideal de classificação de tamanho de partículas Descarga em spray: condição em que o diâmetro do apex está grande, maior que o necessário, acarretando o arraste de partículas finas para o underflow . Controle do diâmetro do orifício dos apex  introdução de um tubo com o diâmetro adequado (embuchamento), regulagem através de dispositivos de controle por ar comprimido e utilização de apex de borracha ajustados com abraçadeiras


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone Efeito das variáveis As variáveis que afetam o desempenho dos ciclones podem ser divididas em dois grupos: as que são dependentes da geometria do ciclone (variáveis de projeto) e as operacionais As variáveis decorrentes da geometria do ciclone incluem  diâmetro do ciclone;  forma e dimensão da abertura de alimentação;  os tamanhos do vortex finder e do apex ;  ângulo da parte cônica. As variáveis operacionais mais importantes são  pressão;  taxa de fluxo;  concentração de sólidos na polpa;  distribuição granulométrica da fase sólida;  densidade e viscosidade da polpa.



Efeito das variáveis Uma vez que a maioria dessas variáveis apresenta interações entre si, não é possível possível avaliá-las avaliá-las independent independentemente. emente. O desempenho desempenho do do ciclone é usualmente usualmente avaliado a partir da curva de partição, da relação entre overflow e underflow e da pressão de alimentação 

diâmetro do ciclone: ciclone: a dimens dimensão ão básica básica do do ciclone ciclone é definida definida a part partir ir do diâmetro da parte cilíndrica. Essa dimensão define a capacidade e o tamanho de corte corte do equipam equipamento ento.. Existe Existe uma grand grandee quantida quantidade de de ciclone ciclone com diâmetros diâmetros do variando variando desde desde 10 a 1200 mm. mm. Nesses Nesses ciclones ciclones é possível possível a vortex ex find finder er , apex, abertura de utilização de diferentes tamanho de vort alimentação e ângulo da parte cônica. Um aumento no diâmetro do ciclone propicia uma elevação na capacidade e no tamanho de corte;







Efeito das variáveis diâmetro do vortex vortex finder finder : o diâmetro do vortex finder pode ser variado em um mesmo mesmo ciclone de de forma a permitir permitir regular a capacid capacidade ade e o tamanho tamanho de corte em um dado intervalo. O diâmetro máximo do vortex finder está limitado pela possibilidade de curto-circuito do material de alimentação para o overflow sem classificação. classificação. Essa é a razão razão pela qual a altura altura dessa peça deve ser tal que a sua extremidade inferior fique ligeiramente abaixo da borda inferior do bocal de alimentação. O aumento do diâmetro do vortex finder propicia um aumento no tamanho de corte; área da abertura de entrada: entrada : a velocidade tangencial da polpa na parte cilíndrica do ciclone é determinada determinada pela área área aberta aberta do bocal de alimentação alimentação.. Os diversos ciclones existentes podem ser fornecidos com diferentes tama ta manh nhos os de de aber abertu tura ra de de entr entrad adaa para para aju ajust stáá-los los à capa capacid cidad adee e classificação desejados. Um aumento na área de abertura de alimentação do ciclone propicia uma elevação na capacidade e no diâmetro de corte. Essa abertura pode ser fornecida com seção cilíndrica ou retangular. Alguns autores consideram que a entrada retangular parece ter um desempenho melhor;



Efeito das variáveis 

altura da parte cilíndrica: maiores alturas da parte cilíndrica têm efeito de melhorar a eficiência de corte dos ciclones;



diâmetro do apex : o diâmetro do apex apresenta uma pequena influência no diâmetro de corte. Sua principal influência consiste na eficiência do corte e e na concentração de sólidos do underflow . Um aumento no diâmetro do apex do ciclone acarreta uma ligeira redução no tamanho de corte e um significativo aumento na diluição da polpa no underflow ;



ângulo da parte cônica: cônica: o ângulo da parte cônica do ciclone tem um efeito importante sobre a eficiência da classificação. Uma redução nesse ângulo tende a aumentar a eficiência de separação devido a obtenção de um underflow mais limpo;


CLASSIFICAÇÃO Hidrociclone Efeito das variáveis



pressão de alimentação: alimentação: um aumento na pressão de alimentação do ciclone eleva o campo centrífugo propiciando uma redução no diâmetro de corte;



concentração de sólidos na polpa: polpa: um aumento na concentração de sólidos na polpa acarreta uma elevação na densidade da polpa e na viscosidade do meio, dificultando a sedimentação das partículas que tendem a sair no fluxo de overflow . Em função disso, verifica-se que o aumento da concentração de sólidos na polpa acarreta uma elevação no diâmetro de corte;



presença de grande quantidade de lama: lama : o aumento na quantidade de material ultrafino na alimentação do ciclone acarreta uma aumento na viscosidade da polpa dificultando a sedimentação e, portanto, aumentando o diâmetro de corte.

Programa de Especialização Profissional CLASSIFICAÇÃO Ciclone de fundo chato Hidrociclone Objetivo: realizar classificações granulométricas com diâmetro de corte elevado, podendo chegar até 0,8 mm.

Correntes convecção

Princípio de funcionamento: formação de um leito de material espessado no fundo do ciclone. A parte superior do leito gira radialmente enquanto a base sofre atrição com a parede do fundo, que tende a diminuir a circulação. A diferença da velocidade angular entre o topo e a base do leito forma-se fortes correntes de convecção no sentido vertical  movimento para baixo junto à parede e para cima no centro do ciclone. A resultante desses fluxos cria uma condição de meio denso que propicia a separação das partículas maiores e mais pesadas junto às paredes. Na base do ciclone aparecem correntes radiais que levam as partículas grandes para o centro do ciclone, onde existe a abertura de saída.

Ao contrário do que ocorre no caso dos ciclones convencionais, a influência do diâmetro do apex sobre o corte desse ciclone é bastante acentuada. É possível operar com pequenos diâmetros de apex obtendo-se tamanho de corte mais grosso, com maior eficiência.



Instalação Os ciclones são usualmente instalados em posições elevadas  alimentação bombeada a uma pressão ajustada em função do corte granulométrico desejado  aproveitar a gravidade para transporte do over e under . Bombas centrífugas horizontais revestidas com materiais resistentes à corrosão por abrasão, alimentadas através de caixas com controle automático de nível. A utilização de selo mecânico para vedação do eixo dessas bombas é recomendada. Instalações industriais utilizam ciclones com o diâmetro definido nos testes piloto. Uma vez que as vazões industriais são significativamente superiores àquelas utilizadas na escala piloto, frequentemente torna-se necessária a instalação de mais que um ciclone em paralelo utilizando a mesma bomba de alimentação.


CLASSIFICAÇÃO

Hidrociclone Distribuidores radiais  capazes de Distribuidor da alimentação distribuir uniformemente a alimentação e coletar os produtos overflow e underflow . Os ciclones são montados radialmente em torno de alimentador central. Um medidor de pressão é instalado no centro do distribuidor  controle da pressão Cada ciclone é precedido de uma válvula de isolamento que permitir a manutenção Calhas de recebimento dos produtos individual sem parada do sistema. Os sistemas utilizados com essa finalidade, denominado canisters ou, popularmente, Aranha, devem ser capazes de suportar a instalação de um número par de ciclones. Quando um determinado ciclone é desligado por exigência operacional ou para manutenção, o ciclone radialmente oposto deverá ser também desligado de forma a garantir uma simetria na distribuição de fluxos.


CLASSIFICAÇÃO Classificador espiral

Tanques com bacia de sedimentação onde os finos saem por transbordo (overflow ), e os grossos são removidos pelo fundo (underflow ), arrastados pela espiral. Classificador espiral ou “de parafuso”        

faixa de aplicação = 1000 a 44 m alimentação transversal diâmetro espiral = 0,3 m a 3 m submersão da espiral = 100% a 150% hélice = passo simples, duplo ou triplo rotação da espiral = 2,6 a 12 rpm empregado com frequência na classificação de minério de ferro para separação das frações correspondentes a sinter feed e pellet feed desaguamento e lavagem de areias



Classificador espiral ou “de parafuso” Metso


CLASSIFICAÇÃO

Classificador espiral São caracterizados pelo diâmetro da hélice Os modelos distinguem-se pelo posicionamento terminal da hélice em relação ao nível máximo de trabalho do tanque

100% de submergência



Podem ser fabricados com hélices de passo simples, duplos e triplos

Entrada simples

Entrada dupla

Entrada tripla



Classificador Espiral A polpa é alimentada na abertura lateral do tanque de sedimentação. As partículas de maior massa sedimentam e encontram a base do transportador helicoidal, sendo descarregadas na saída superior. Inclinação de base de 15 a 30º  drenagem da água  produção de um underflow com concentrações de sólidos de até 70%. As partículas finas, de baixa velocidade de sedimentação, e a fase líquida encontram uma corrente horizontal na parte superior do tanque de sedimentação  descarregadas no overflow .



alimentação D overflow

C

underflow

B A

A = Camada de fundo B = Material sedimentando e que será transportado pelas espirais C = Sólidos mantidos em suspensão, funciona como meio classificador D = Corrente horizontal em direção ao vertedouro



alimentação underflow

D

overflow

B C A



Regimes de operação:  Queda impedida ou classificação - % de sólidos mais elevada, a região C tem o papel mais importante na separação Queda livre ou correntes - polpa diluída, separação controlada por corrente horizontal na região D alimentação

D overflow

C

underflow

B A



Regime de classificação  partículas sólidas afundam, penetram e permanecem na região C por um período de tempo determinado. Nas partículas mais pesadas a resultante entre as forças atuantes (peso, empuxo e resistência) é para baixo  afundam e entram na seção B. São capturadas pelo movimento de arraste da espiral e são conduzidas até o ponto de descarga do underflow . Partículas mais leves, com massa insuficiente para atravessar a seção C, retornam à seção D, onde encontram a corrente horizontal, responsável pelo seu transporte para o overflow .

Nesse regime a classificação das partículas é função das condições da seção C. Maior a porcentagem de sólidos  corte mais grosso. overflow No regime de classificação, a regulagem da operação é feita pelo controle da diluição da polpa dentro do classificador.

alimentação

D C

B A

underflow


CLASSIFICAÇÃO

Classificador espiral Classificação por corrente  elevada diluição da polpa de alimentação. Baixa concentração de sólidos  aumento nas forças das correntes horizontal, no sentido do vertedor, e vertical, ascendente. Partículas mais grossas e mais pesadas afundam rapidamente e atingem o fundo do classificador, de onde são removidas pelo arraste da espiral. Partículas mais finas e mais leves não conseguem afundar e são transportadas pelas correntes próximas à superfície e descarregam com o overflow . Uma partícula somente sairá no overflow caso não consiga atingir a interface de separação entre as zonas A e B. A alimentação posição dessa interface depende da vazão, diluição, e viscosidade da polpa D alimentada. underflow B Corte mais grosso  concentrações de overflow C sólidos na polpa mais baixas, ou seja, o A inverso do mecanismo anteriormente descrito.



Variáveis que afetam o diâmetro de corte dos classificadores espiral são:  ângulo de inclinação da base da helicóide;  velocidade de transporte;  altura e largura da bacia de sedimentação;  profundidade de imersão da helicóide (100 a 150%) Os classificadores espiral utilizados no desaguamento são similares aos empregados para classificação granulométrica de minérios, operando em condições que favorecem ao desaguamento, tais como: imersão de 150% da helicóide, aumentando área de classificação;  máximo ângulo de inclinação da base;  maiores comprimentos de helicóide, permitindo um percurso mais longo entre a coleta da partícula e seu descarregamento no underflow e, conseqüentemente, melhor desaguamento. 


CLASSIFICAÇÃO Classificador espiral Operação

A operação do classificador espiral é relativamente simples. Controle do diâmetro de corte  ajuste na concentração de sólidos no overflow . Para uma mesma condição de operação, um aumento na concentração de sólidos no overflow acarreta uma elevação no tamanho de corte  maior dificuldade de sedimentação das partículas. Existe uma concentração crítica, abaixo do qual essa tendência se inverte, que varia em função da taxa de alimentação do classificador. Taxa de alimentação mais elevada  concentração crítica mais alta  diâmetro crítico maior. A taxa de alimentação apresenta pouco efeito sobre o diâmetro de corte para classificações realizadas em concentrações de sólidos superiores à crítica. Se a taxa de underflow for maior que a capacidade de transporte de grossos do classificador, o regime de operação passará a ser intermitente, ou seja, haverá descarga periódica de material grosso no overflow .


CLASSIFICAÇÃO Classificador espiral Operação

Segundo Beraldo, o controle do tamanho de corte no classificador pode ainda ser realizado da seguinte forma: • aumentar a altura do vertedor  aumento de área e a um regime menos turbulento na superfície, favoráveis à classificação mais fina; • variar a inclinação do classificador  variações na área da bacia e na capacidade de transporte; • variar a velocidade da espiral  capacidade de transporte. Pode ter efeito na classificação devido à maior ou menor turbulência na bacia de sedimentação. A porcentagem de sólidos no underflow é função da granulometria, da densidade do material, do comprimento da espiral e do nível de submergência da hélice. Para melhorar a limpeza do underflow , pode ser adicionada água de lavagem na parte emersa da espiral.


CLASSIFICAÇÃO Curva de partição

Eficiência de corte de classificadores hidráulicos 

Curva de Partição 

% em peso de cada tamanho de partícula da alimentação que se reportou ao underflow x tamanho de partícula

d50  tamanho de separação em que as partículas têm igual probabilidade de estar no underflow e overflow , ou seja, 50% das partículas daquele tamanho, presentes na alimentação, se reportaram ao underflow . Eficiência do corte  inclinação da curva no ponto central, ou seja, quanto maior a inclinação da curva, mais eficiente terá sido a separação.


CLASSIFICAÇÃO Curva de partição

100 80 m e g a t n e c r e P

60 40 20 0 10

d 50 =103 µm 100 Tamanho (µm)

imperfeição do corte

d − d 25 I = 75 2 ⋅ d 50

1000


CLASSIFICAÇÃO

Curva de partição corrigida No underflow de qualquer processo de classificação hidráulica podem ser encontrados os seguintes tipos de partículas:  

partículas que aparecem no “produto” como resultado de um processo efetivo de classificação; partículas transferidas diretamente da alimentação para o “produto” devido a um efeito de arraste hidráulico ou “curto-circuito” (bypass) – este efeito está diretamente relacionado com a proporção de água que passa para o underflow .

Curva de partição corrigida classificadas.



considera somente as partícula efetivamente


CLASSIFICAÇÃO

Curva de partição corrigida Equação que relaciona a partição real com a corrigida em função da partição da água Rf  percentagem da água alimentada que vai para o underflow partição − Rf partição corrigida = × 100 100 − Rf 100 80 m e g a t n e c r e P

60 40 20 0 10

d 50=103 µm 100 Tamanho (µm)

d 50 corrigido=141 µm

1000

d50(Corrigido): diâmetro das partículas cuja separação efetiva – resultante do processo efetivo de classificação – ocorre na proporção de 50% da massa alimentada aparecendo no underflow .



Fundamentais

 Fundamentos

da Cominuição

 Britagem  Peneiramento  Moagem  Classificação  OPERAÇÃO

DE CIRCUITOS DE MOAGEM


OPERAÇÃO DE CIRCUITOS DE MOAGEM 

Operação de circuitos de moagem

Dimensionamento de circuitos de moagem

tipo de produto desejado;  características do processo;  custos de investimento e operacionais envolvidos. 

um único ou em vários estágios;  circuitos abertos ou fechados; ou sem classificação inicial da  com alimentação para retirada do excesso de finos naturais. 

instalações de moagem


OPERAÇÃO DE CIRCUITOS DE MOAGEM Variáveis operacionais

Concentração de sólidos  elevada dispersão das partículas reduzindo o número e a efetividade dos choques entre os corpos moedores e o material a ser moído. % de sólidos baixa



grande intensidade de choques entre os corpos moedores e o revestimento do moinho  aumento significativo do consumo de metais 



barulho do moinho é muito intenso.

aumento na viscosidade da polpa associada  amortecimento da ação dos corpos moedores  Dificuldade de transporte no interior do moinho. 

% de sólidos elevada

baixa eficiência de moagem


OPERAÇÃO DE CIRCUITOS DE MOAGEM

Variáveis operacionais Concentração de sólidos Reagentes de capazes de reduzir a viscosidade da polpa podem aumentar a capacidade de produção um dado moinho (efeito nas operações seguintes) Concentração de sólidos ótima  função da distribuição granulométrica da alimentação, da carga circulante e peso específico do minério a ser moído  ação na operação do conjunto moinho-classificador para obter maior eficiência da moagem. Quantidade de finos  deficiência dificulta a fluidez da polpa e piora a ação de moagem  excesso pode acarretar um aumento excessivo da viscosidade da polpa. É possível operar a etapa de classificação com eficiências mais baixas sem prejudicar o rendimento do conjunto moinho-classificação Referência (Beraldo)  % de sólidos para moagem de minérios com densidade da ordem de 3,0 g/cm3 e sem argila  75 a 80%. Materiais argilosos  60%





Carga circulante  No início da operação de circuitos fechados de moagem a produção é pequena, inferior à massa alimentada  distribuição granulométrica do produto mais fina que o diâmetro de corte do equipamento de classificação  Aumento da carga circulante  redução na distribuição granulométrica da alimentação efetiva e da descarga do moinho  À medida que a carga circulante aumenta, a quantidade de finos na descarga do moinho e o diâmetro de corte do equipamento de classificação também aumentam devido à elevação da concentração de sólidos na polpa  A diferença entre as massas alimentada e produzida constitui a carga circulante que cresce continuamente até que o equilíbrio seja atingido  A condição de equilíbrio pode ser ajustada atuando na diluição da polpa de alimentação do moinho ou do equipamento de classificação, na pressão do ciclone (quando for o caso), e outras variáveis





Carga circulante A estratégia mais utilizada no controle de moagem é, portanto:



controlar a granulometria do produto pelo ajuste da porcentagem de sólidos da alimentação do equipamento de classificação. Um aumento do fluxo de água de diluição acarreta a obtenção de uma carga circulante maior e, consequentemente, um produto mais fino



manutenção da carga circulante em seu nível ótimo ajustada pelo controle da taxa de alimentação



O parâmetro que deve ser controlado em instalações de moagem é a granulometria do produto do moinho, ou seja, o d95. Esse parâmetro pode ser rapidamente obtido através da amostragem do fluxo de descarga do moinho, seguido da determinação da distribuição granulométrica do produto





Eficiência da classificação



Baixa eficiência  excessivo retorno de finos ao moinho (by pass) moagem e redução de capacidade do circuito.



Ciclones operam usualmente com baixos níveis de eficiência  estabelecer circuitos e condições operacionais para melhorar o desempenho da classificação



Utilização de dupla ciclonagem, onde o underflow do primeiro estágio é reclassificado de forma a diminuir a quantidade de finos que retornam ao moinho



sobre-





Eficiência da classificação Alternativas para aumentar a eficiência dos ciclones obtendo-se produtos na especificação desejada:  

 

utilizar ciclones que permitam a classificação desejada com a polpa a mais diluída possível, para reduzir efeito do by-pass; escolher ciclones de diâmetro máximo possível, compatível com a aplicação, sabendo-se que, para a obtenção do mesmo d50, ciclones maiores necessitam de polpa mais diluída em sua alimentação; utilizar pressões baixas e diâmetros de vortex grandes, compatível com as condições de operação; operar com a máxima porcentagem de sólidos possível no underflow , utilizando-se apex com o menor diâmetro compatível, sem que ocorra sobrecarga do mesmo.





Porcentagem de enchimento  a potencia consumida na moagem está associada ao grau de enchimento de carga  Cargas mais elevadas acarretam maior efeito da moagem por catarata (impacto e atrito)  A eficiência de moagem é máxima quando o material preenche exatamente o volume de vazios da carga.  Níveis baixos de material acarretam um grande consumo de corpos moedores  Nos moinhos com descarga por overflow , o nível de enchimento é praticamente constante, com menor desgaste de bolas.  Carga de bolas baixa, condição comum nas operações industriais,  acentuada queda de eficiência de moagem uma vez que o nível de polpa estará mais elevado que a carga moedora.  Nos moinhos com descarga por diafragma, o nível de material é função da área aberta da grelha.





Distribuição de tamanho dos corpos moedores  A granulometria da carga circulante grossa indica falta de corpos moedores grandes  A granulometria da carga circulante fina indica falta de corpos moedores pequenos  Reposição do maior corpo moedor    

Em algumas aplicações há um aumento de eficiência da moagem com a reposição de dois tamanhos distintos de corpos moedores. Moagem em circuito fechado com grandes cargas circulantes  grande afastamento da carga de equilíbrio em relação à carga balanceada. Corrigir a carga de equilíbrio adotando-se dois ou mais diâmetros de reposição. Desenvolve-se no moinho uma carga de equilíbrio para cada diâmetro de reposição.





Consumo de metais  O consumo de metais na moagem deve-se ao desgaste de revestimentos e de corpos moedores em função da corrosão e de esforços mecânicos: impacto, abrasão, atrição e fadiga.  O desgaste depende da composição dos materiais, da distribuição e volume da carga moedora, dimensões e velocidade do moinho, características do minério, forma do revestimento, etc.  Levantamento de dados de consumo moagem convencional Corpos moedores ⇒ média geral: 80 g/kWh Revestimentos ⇒ média geral: 9 g/kWh  Levantamento de dados de consumo moagem semi-autógena Corpos moedores ⇒ média geral: 50 g/kWh Revestimentos ⇒ média geral: 10 g/kWh 

Consumo de corpos e revestimentos de materiais especiais pode ser muito menor





Para reduzir o consumo de metais na moagem  Escolha da composição de revestimentos  ferros fundidos como Ni-Hard  resistentes à abrasão, desde que não haja impactos elevados.  abrasão é muito elevada  ferros fundidos ao cromo (15)-molibdênio (3) (preço muito mais elevado que o Ni-Hard)  impacto é muito severo  aços-liga martensíticos  impacto e abrasão  aços austeníticos  Escolha dos corpos moedores  desgaste depende do processo de fabricação, da composição química (teores de carbono, manganês, cromo, molibdênio, cobre, níquel e silício), do tratamento térmico e das condições de moagem  para definição do melhor tipo de corpo moedor  ensaios com bolas marcadas.  a decisão de escolha deve levar em consideração as taxas de desgaste e eventuais diferenças de produtividade do moinho


OPERAÇÃO DE CIRCUITOS DE MOAGEM

Variáveis operacionais  Desenho dos revestimentos  efeito no desgaste  influencia o regime de moagem  efeito na eficiência da moagem  na definição da melhor forma de revestimento, traduzida pelos parâmetros altura e largura da onda, forma e simetria, a ser utilizada deve considerar ambos os fatores.  Condições de operação  utilizar condições de moagem que promovam conjuntamente uma maximização da produção e uma minimização do desgaste de metais  Reagentes inibidores de corrosão  nitrito de sódio, cromato de sódio e metassilicato de sódio reduzem o desgaste de bolas forjadas em até 50% na moagem de alguns minérios  Temperatura, a amperagem e a potência consumida  Monitorar para acompanhar as condições operacionais dos circuitos de moagem.  temperatura dos mancais deve ser criteriosamente controlada de forma a garantir as condições de lubrificação e estabilidade do equipamento



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Manutenção da carga moedora em boas condições  evitar operar o moinho vazio ou só com água;  evitar constantes paradas e partidas;  manter o grau de enchimento constante;  manter a reposição de corpos moedores em função da potência;  evitar misturar corpos moedores de qualidade diferentes;  realizar amostragens sistemáticas e correção da carga;  reclassificar a carga periodicamente;  verificar a qualidade dos corpos moedores;  avaliar variações do minério.

5 Cominuição, Peneiramento e Classificação

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