Tratamento de Minérios - Volume 1

Prévia do material em texto

<p>SÉRIE MINERAÇÃO</p><p>TRATAMENTO DE</p><p>MINÉRIOS</p><p>VOLUME 1</p><p>SÉRIE MINERAÇÃO</p><p>TRATAMENTO DE</p><p>MINÉRIOS</p><p>VOLUME 1</p><p>CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI</p><p>Robson Braga de Andrade</p><p>Presidente</p><p>Diretoria de Educação e Tecnologia - DIRET</p><p>Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti</p><p>Diretor de Educação e Tecnologia</p><p>Júlio Sérgio de Maya Pedrosa Moreira</p><p>Diretor Adjunto de Educação e Tecnologia</p><p>Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI</p><p>Robson Braga de Andrade</p><p>Presidente do Conselho Nacional</p><p>SENAI – Departamento Nacional</p><p>Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti</p><p>Diretor-Geral</p><p>Júlio Sérgio de Maya Pedrosa Moreira</p><p>Diretor Adjunto</p><p>Gustavo Leal Sales Filho</p><p>Diretor de Operações</p><p>TRATAMENTO DE</p><p>MINÉRIOS</p><p>VOLUME 1</p><p>SÉRIE MINERAÇÃO</p><p>SENAI</p><p>Serviço Nacional de</p><p>Aprendizagem Industrial</p><p>Departamento Nacional</p><p>Sede</p><p>Setor Bancário Norte . Quadra 1 . Bloco C . Edifício Roberto</p><p>Simonsen . 70040-903 . Brasília - DF . tel.: (0xx61) 3317-9001</p><p>Fax: (0xx61)3317-9190 . http://www.senai.br</p><p>© 2017. SENAI - Departamento Nacional</p><p>© 2017. SENAI - Departamento Regional de Minas Gerais</p><p>Livro Didático alinhado ao Itinerário Nacional v.04 (2015)</p><p>A reprodução total ou parcial desta publicação por qualquer meios, seja eletrônico, mecânico,</p><p>fotocópia, de gravação ou outros, somente será permitida com prévia autorização, por escrito,</p><p>do SENAI.</p><p>Esta publicação foi elaborada pela equipe da Gerência de Educação Profissional do SENAI de</p><p>Minas Gerais, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por</p><p>todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância.</p><p>SENAI Departamento Nacional</p><p>Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP</p><p>SENAI Departamento Regional de Minas Gerais</p><p>Gerência de Educação Profissional - GEP</p><p>Núcleo de Educação a Distancia - NEAD</p><p>FICHA CATALOGRÁFICA</p><p>S474t</p><p>Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional.</p><p>Tratamento de minérios / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.</p><p>Departamento Nacional, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.</p><p>Departamento Regional de Minas Gerais. Brasília: SENAI/DN, 2018.</p><p>214 p. il. (Série Mineração)</p><p>Inclui referências.</p><p>ISBN 9 788550 502045</p><p>1. Tratamento de minérios. 2. Mineração. I. Serviço Nacional de</p><p>Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Minas Gerais. II</p><p>Título. III. Série.</p><p>CDU: 622.7</p><p>LISTA DE ILUSTRAÇÕES</p><p>Figura 1 - Minério (Mineral-minério + Ganga) .......................................................................................................18</p><p>Figura 2 - Fluxo do minério na mineração ..............................................................................................................18</p><p>Figura 3 - Liberação das partículas úteis pela etapa de fragmentação ........................................................19</p><p>Figura 4 - Operações unitárias no tratamento de minérios ..............................................................................20</p><p>Figura 5 - Produção de britas .......................................................................................................................................21</p><p>Figura 6 - Fluxograma de produção de minério de ferro ..................................................................................22</p><p>Figura 7 - Britador de mandíbulas (esquerda) e britador cônico (direita) ...................................................23</p><p>Figura 8 - Moinho rotativo ............................................................................................................................................24</p><p>Figura 9 - Peneira inclinada ..........................................................................................................................................25</p><p>Figura 10 - Distribuição dos produtos na classificação ......................................................................................25</p><p>Figura 11 - Classificador espiral (esquerda) e classificador hidrociclone (direita) ....................................26</p><p>Figura 12 - Circuito de preparação (Cominuição e classificação granulométrica) ...................................26</p><p>Figura 13 - Esquema geral de um processo de concentração de minérios ................................................27</p><p>Figura 14 - Liberabilidade das partículas minerais ..............................................................................................28</p><p>Figura 15 - Características dos minerais...................................................................................................................29</p><p>Figura 16 - Separabilidade dinâmica ........................................................................................................................29</p><p>Figura 17 - Concentração de ouro pelo método gravimétrico de bateias ..................................................30</p><p>Figura 18 - Concentração gravimétrica ....................................................................................................................31</p><p>Figura 19 - Concentração magnética ........................................................................................................................32</p><p>Figura 20 - Processo de flotação .................................................................................................................................33</p><p>Figura 21 - Utilização, recirculação e reaproveitamento de água no tratamento de minérios ...........34</p><p>Figura 22 - Fluxograma qualitativo (simplificado) ...............................................................................................35</p><p>Figura 23 - Fluxograma quantitativo (detalhado) ................................................................................................36</p><p>Figura 24 - Pilhas de estocagem de minérios ........................................................................................................41</p><p>Figura 25 - Amostra de minério de Zn ......................................................................................................................41</p><p>Figura 26 - Lotes de 1Kg de minério de Zn oxidado............................................................................................42</p><p>Figura 27 - Formação de incrementos ......................................................................................................................42</p><p>Figura 28 - Quarteamento manual de minérios ...................................................................................................43</p><p>Figura 29 - Amostragem no tratamento de minérios .........................................................................................44</p><p>Figura 30 - Parte de um plano de amostragem ....................................................................................................47</p><p>Figura 31 - Fluxo da amostragem ..............................................................................................................................48</p><p>Figura 32 - Homogeinização a partir de pilhas ....................................................................................................49</p><p>Figura 33 - Técnica de elaboração da pilha cônica...............................................................................................49</p><p>Figura 34 - Quarteamento de pilhas .........................................................................................................................50</p><p>Figura 35 - Pilha longitudinal .......................................................................................................................................51</p><p>Figura 36 - Método retirada de incrementos .........................................................................................................51</p><p>Figura 37 - Quarteador Jones ......................................................................................................................................52</p><p>Figura 38 - Mesa homogeneizadora .........................................................................................................................53</p><p>Figura 39 - Quarteador de polpas</p><p>complementares e auxiliares utilizados no processamento</p><p>mineral. No decorrer dos seus estudos você irá conhecê-los com mais profundidade.</p><p>2.2 FLUXOGRAMAS: QUALITATIVO (SIMPLIFICADO) E QUANTITATIVO (DETALHADO)</p><p>Frequentemente, você terá que interpretar processos de tratamento de minérios por meio de fluxogra-</p><p>mas em sua rotina de trabalho.</p><p>Você sabe como são aplicados esses fluxogramas?</p><p>Eles representam o esquema que indica a sequência das operações unitárias aplicadas em um deter-</p><p>minado minério na usina. Demonstra ou não os equipamentos e suas vazões de produção, podendo ser</p><p>qualitativo (simplificado) ou quantitativo (detalhado). Vamos conhecê-los?</p><p>Fluxograma qualitativo (simplificado):</p><p>Representa apenas a sequência das operações e equipamentos usados no processo. Não especifica o</p><p>número e/ou a capacidade dos equipamentos envolvidos na operação mineral.</p><p>Conheça alguns exemplos na Figura 22.</p><p>Minério Silo Britagem primária Peneiramento</p><p>Britagem secundária Moagem Bombeamento Classificação</p><p>Figura 22 - Fluxograma qualitativo (simplificado)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS36</p><p>Fluxograma quantitativo (detalhado):</p><p>Além de representar a sequência das operações e dos equipamentos, mostra a capacidade, quantidade</p><p>e outros detalhes dos equipamentos envolvidos no processo de tratamento de minérios, conforme obser-</p><p>vamos na Figura 23.</p><p>ROM</p><p>Concentração</p><p>200 t/h</p><p>200 t/h</p><p>140 t/h 300 m³/h</p><p>80 m³/h</p><p>H2O</p><p>H2O</p><p>60 t/h</p><p>580 t/h</p><p>Figura 23 - Fluxograma quantitativo (detalhado)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As Figuras 22 e 23 representam o mesmo fluxograma de tratamento de minérios, mas, como você pode</p><p>perceber, eles representam níveis diferentes de detalhamento do processo.</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Em um garimpo no norte do Brasil, um engenheiro observava atentamente um garimpeiro que</p><p>separava duas classes de minerais por “catação”.</p><p>O engenheiro, impressionado com a agilidade do garimpeiro e sua segurança em separar os mine-</p><p>rais, aproximou-se e ficou ainda mais surpreso, pois se tratava de minerais de Tantalita e Columbita.</p><p>Sua surpresa se justifica pelo fato de que os dois minerais são absolutamente não distinguíveis em</p><p>relação à cor, ao brilho, à densidade ou forma. Ainda calado, o engenheiro se perguntou: “Como o</p><p>garimpeiro consegue separar os dois minerais?”</p><p>Com o tempo, ele tomou coragem e perguntou ao garimpeiro qual método usava para separar as</p><p>duas classes de minerais. O garimpeiro, então, com muita simplicidade respondeu:</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 37</p><p>“Eu separo os minerais pela sensação térmica de minhas mãos. Como a Tantalita tem maior</p><p>condutividade térmica que a Columbita, quando eu a seguro, ela retira calor da minha mão,</p><p>transmitindo uma sensação de frieza”.</p><p>De volta a sua cidade, o engenheiro contou o caso para sua turma de alunos, que também ficou</p><p>impressionada com a sabedoria e simplicidade do garimpeiro. Todos concluíram que sempre</p><p>podemos aprender com a sabedoria empírica das pessoas mais simples que estão próximas à</p><p>natureza e menos sujeitas ao orgulho e à vaidade.</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, você compreendeu a necessidade da utilização do tratamento de minérios na</p><p>mineração e sua importância no desenvolvimento de nossa sociedade.</p><p>Conhecemos as operações unitárias de cominuição, classificação granulométrica, concentração,</p><p>separação sólido-líquido e operações auxiliares. Estudamos os tipos de fluxogramas utilizados e</p><p>seus objetivos no processamento mineral. Esse é só o começo!</p><p>Tenho certeza de que você está empolgado para caminhar pela imensidão de conhecimentos e</p><p>oportunidades que estão em volta do tratamento de minérios.</p><p>No próximo capítulo, abordaremos as várias técnicas de amostragem . Até lá!</p><p>3</p><p>Amostragem</p><p>Neste capítulo, falaremos sobre a amostragem aplicada ao tratamento de minérios. Você</p><p>estudará métodos, técnicas e procedimentos de amostragem de minérios. Conhecer essa área</p><p>do processamento mineral é muito importante, porque está associada ao bom desempenho</p><p>de todas as fases da indústria mineral, principalmente no controle da qualidade do processo e</p><p>seus produtos.</p><p>Devido ao alto fluxo de produção das usinas, para a determinação de uma propriedade</p><p>ou característica do minério tratado no processo, utilizamos uma pequena parte do fluxo do</p><p>beneficiamento mineral, chamada de amostra. Ela tem como principal objetivo representar o</p><p>fluxo amostrado.</p><p>Ao final dos estudos, você será capaz de aplicar as seguintes áreas da amostragem no trata-</p><p>mento de minérios:</p><p>• O sistema de amostragem;</p><p>• As técnicas de amostragem;</p><p>• O tratamento das amostras.</p><p>E, é claro, entender a importância da amostragem para o processamento mineral.</p><p>Conheça essa fascinante área do processamento mineral e bons estudos!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS40</p><p>3.1 SISTEMAS DE AMOSTRAGEM</p><p>A escolha do sistema de amostragem, ou seja, do conjunto de métodos e procedimentos na amostra-</p><p>gem dependerá das características do material a ser trabalhado. Propriedades, como granulometria das</p><p>partículas, massa específica, umidade e etc. são levadas em consideração.</p><p>Um sistema de amostragem perfeito seria aquele no qual todas as partículas de um determinado con-</p><p>junto tenham igual probabilidade de serem escolhidas no processo. No entanto, você perceberá que esse</p><p>sistema perfeito é dificilmente alcançado na prática, devido a impossibilidades do próprio processo de</p><p>amostragem.</p><p>Para entendermos as técnicas e os procedimentos que nos aproximam o mais perto possível de um</p><p>sistema perfeito, você deverá levar em consideração três requisitos básicos na escolha do sistema de amos-</p><p>tragem. São eles:</p><p>Método de obtenção da amostra - consiste puramente na escolha do método de retirada de uma</p><p>amostra de um conjunto inicial.</p><p>Preparação da amostra - conjunto de operações necessárias à adequação da amostra ao método de</p><p>determinação do parâmetro de qualidade escolhido. Procedimentos de secagem, cominuição, homoge-</p><p>neização, dentre outros são comuns na amostragem.</p><p>Determinação do parâmetro de qualidade - escolha do parâmetro ou da propriedade do material a</p><p>ser analisada. Teores dos elementos úteis e inúteis na amostra, umidade, distribuição granulométrica são</p><p>propriedades diariamente analisadas na rotina dos laboratórios de processos das mineradoras.</p><p>3.1.1 CONCEITUAÇÃO E IMPORTÂNCIA DA AMOSTRAGEM</p><p>Antes de qualquer tomada de decisão, é necessária a realização de amostragem no minério a ser</p><p>futuramente processado, para a determinação das suas características e propriedades, a fim de saber se o</p><p>minério, processo ou empreendimento são ou não economicamente viáveis.</p><p>Mas o que seria amostragem?</p><p>Amostragem é um processo comum em nosso dia a dia. Qualquer pesquisa realizada com grandes</p><p>massas, isto é, com um elevado número de objetos ou pessoas, necessita utilizar a técnica de amostragem.</p><p>Instituições, como Ibope e Data Folha, usam essa ferramenta para a realização de suas pesquisas. Você</p><p>se lembra da última eleição em seu estado? No período eleitoral, várias pesquisas de intenção de votos</p><p>dos eleitores foram divulgadas. Na maioria das vezes, elas antecipam os resultados reais das urnas com</p><p>pequenas variações.</p><p>Será que esses institutos realizam essa pesquisa com todos os eleitores?</p><p>A resposta é não, uma vez que seria um processo muito oneroso. O que realmente acontece é a seleção</p><p>de algumas pessoas, que são entrevistadas em vários pontos estratégicos da região que engloba a eleição.</p><p>Esse procedimento é chamado de amostragem. Ele é utilizado também para a quantificação do Ibope das</p><p>emissoras de TV e rádio e em pesquisas em geral.</p><p>3 AMOSTRAGEM 41</p><p>Diariamente, são produzidas milhares de toneladas de vários tipos de minérios em todo o mundo.</p><p>Assim, seria inviável analisar todo esse montante. Desse modo, nem toda massa passará por ensaios, mas</p><p>sim, uma parte representativa dela, isto é, uma amostra.</p><p>Vamos conhecer alguns conceitos de amostragem que serão importantes em nossa jornada. Preparado?</p><p>Universo: massa original de um determinado material</p><p>do qual se deseja realizar um estudo, a partir de</p><p>análises realizadas em amostras obtidas nesse universo.</p><p>Na rotina de tratamento de minérios, o universo a ser amostrado pode ser o material que está em fluxo</p><p>em alguma etapa do processamento mineral ou estocado em tanques e pilhas.</p><p>Na Figura 24, as mineradoras realizam testes em seus minérios no pátio de distribuição, com o objetivo</p><p>de quantificar as características químicas e físicas dos minérios e assegurar a qualidade de seus produtos.</p><p>É claro que os testes não são realizados em toda a pilha (universo), e sim em amostras obtidas a partir do</p><p>material original.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>M</p><p>ar</p><p>iu</p><p>sz</p><p>Sz</p><p>cz</p><p>yg</p><p>ie</p><p>l</p><p>Figura 24 - Pilhas de estocagem de minérios</p><p>Amostra: quantidade representativa de material de um todo (universo) que se deseja amostrar. Veja um</p><p>exemplo na Figura 25.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 25 - Amostra de minério de Zn</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS42</p><p>Lote: determinada quantidade de material separada para uma utilização específica. Na Figura 26, foram</p><p>obtidos lotes de 1 Kg de minério no decorrer de uma campanha de amostragem para serem processados</p><p>em ensaios de concentração.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 26 - Lotes de 1Kg de minério de Zn oxidado</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Incremento: quantidade de material retirado de um todo em que se deseja amostrar, para a composi-</p><p>ção de uma amostra, conforme Figura 27.</p><p>Universo</p><p>Incrementos</p><p>Amostra</p><p>Figura 27 - Formação de incrementos</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Intervalo de amostragem: tempo decorrido entre a coleta dos incrementos que compõem a amostra.</p><p>A Figura 27 mostra o intervalo de amostragem, que é o tempo passado entre a coleta dos quatros incre-</p><p>mentos para a formação da amostra.</p><p>3 AMOSTRAGEM 43</p><p>Amostra primária ou global: a soma de vários incrementos retirados de um universo constitui uma</p><p>amostra primária. Na Figura 27, podemos observar a formação de uma amostra primária.</p><p>Amostra final: na maioria das vezes, a massa da amostra primária é muito superior àquela adequada</p><p>para a realização das análises em laboratório. Por esse motivo, a amostra primária passa por processos de</p><p>redução granulométrica e de massa, obtendo uma amostra adequada para a realização de testes, chamada</p><p>de amostra final.</p><p>Quarteamento: para chegamos até a massa adequada para a amostra final, é necessário dividir a amos-</p><p>tra primária em alíquotas de menor massa. Chamamos essa operação de quarteamento (divisão em quatro</p><p>partes), que pode ser realizada manualmente ou com auxílio de quarteadores mecânicos. Veja um exemplo</p><p>dessa operação na Figura 28.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 28 - Quarteamento manual de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Como ocorre o processo de amostragem no tratamento de minérios? E qual a sua importância?</p><p>Desde a retirada da amostra na planta industrial até o laboratório, devemos assegurar que essa massa</p><p>de material seja representativa em função de todo o universo amostrado. Para isso, são utilizadas várias</p><p>técnicas e ferramentas que assegurem essa representatividade.</p><p>Diariamente, algumas amostragens são realizadas em vários pontos da usina com os seguintes objetivos:</p><p>• Controle de processo na produção;</p><p>• Otimização dos processos;</p><p>• Medição de resultados;</p><p>• Medição da produção.</p><p>Na Figura 29, temos um exemplo da prática de amostragem no fluxo de produção da usina de tratamen-</p><p>to de minérios.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS44</p><p>Mina</p><p>Baixinha</p><p>Mina</p><p>Barro Azul</p><p>Britador</p><p>Primário</p><p>Usina de tratamento</p><p>de minérios C1</p><p>Usina de tratamento</p><p>de minérios C2</p><p>Granulado</p><p>(>6mm)</p><p>Sinter Feed</p><p>(< 6mm > 0,15mm)</p><p>Pellet Feed</p><p>(< 0,15mm)</p><p>Usina de tratamento</p><p>de minérios C3</p><p>Pátio de homogenização</p><p>Amostragem</p><p>Amostragem</p><p>Amostragem</p><p>Amostragem Amostragem Amostragem</p><p>Amostragem</p><p>Amostragem</p><p>Pátio de pré-produtos</p><p>AmostragemAmostragem</p><p>Figura 29 - Amostragem no tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As amostragens são realizadas nas minas, para análise da qualidade do ROM. Os produtos das usinas C1</p><p>e C2 também são amostrados para controle da granulometria do minério processado.</p><p>A massa do minério processado nas usinas C1 e C2 deverá ser homogeneizada para ser encaminhada</p><p>para a usina C3. Por isso devemos realizar a amostragem antes e depois do processo de homogenização.</p><p>Na usina C3, as amostragens são feitas no fluxo produtivo, com o objetivo de controlar a produção e</p><p>mensurar os resultados da usina.</p><p>E, por final, a amostragem nos três produtos, pois as características químicas e físicas dos minérios de-</p><p>vem ser asseguradas aos clientes.</p><p>3.1.2 ERROS DE AMOSTRAGEM</p><p>Ao realizarmos uma amostragem, temos que ter em mente que é praticamente impossível que a amos-</p><p>tra obtida tenha exatamente as mesmas características do universo amostrado, devido à heterogeneidade</p><p>do material e dos erros operacionais que acontecem.</p><p>A seguir, você conhecerá os principais erros de amostragem que podem ser eliminados ou até reduzi-</p><p>dos, exceto o chamado erro fundamental. Você deve está se perguntando: por que esse erro não pode ser</p><p>evitado? Afinal, a amostragem é um processo consolidado na indústria mineral.</p><p>Esse erro não pode ser evitado porque, teoricamente, apenas o universo amostrado é representativo de</p><p>si mesmo, ou seja, a massa ideal da amostra seria aquela que englobasse todo o seu universo amostrado.</p><p>3 AMOSTRAGEM 45</p><p>Você percebeu que todas as pesquisas que utilizam amostra de dados consideram uma margem de</p><p>erro? Essa margem é justificada pela presença do erro fundamental nos procedimentos de amostragem.</p><p>Mas, mesmo com a presença do erro fundamental, podemos obter amostras representativas. Basta mi-</p><p>nimizamos ou até evitarmos os outros erros. Vamos conhecê-los para evitá-los na prática da amostragem.</p><p>O Francês Pierre Maurice Gy desenvolveu a teoria da amostragem e foi um dos</p><p>responsáveis pelo avanço tecnológico desse processo na indústria mineral. Suas</p><p>principais publicações foram:</p><p>Amostragem de material particulado; a teoria e a prática (1979);</p><p>Amostragem dos Sistemas de material heterogêneo e dinâmico: Teorias de</p><p>heterogeneidade, a amostragem e homogeneização (1992);</p><p>A amostragem para efeitos de análise (1998).</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>De acordo com a teoria da amostragem de Pierre Gy, o erro total de amostragem (Ea) é a soma dos</p><p>erros de amostragem propriamente dita (Eap) e dos erros de preparação da amostra primária (Ep), para a</p><p>obtenção da amostra final.</p><p>Dessa forma, temos:</p><p>Ea = Eap + Ep</p><p>Erro de amostragem (Eap)</p><p>O erro de amostragem é a soma de sete (7) erros independentes, resultantes do processo de seleção da</p><p>amostra primária, e proveniente, principalmente, da variabilidade5 do material que será amostrado.</p><p>Eap = Ea1 + Ea2 + Ea3 + Ea4 + Ea5 + Ea6 + Ea7</p><p>Ea1: erro fundamental é o - único erro que não pode ser evitado, pois, teoricamente, a massa ideal da</p><p>amostra seria aquela que englobasse todo o seu universo, ou seja, a massa com exatamente as mesmas</p><p>características do universo, seria ela mesma.</p><p>Ea2: erro de integração - resultante da heterogeneidade da distribuição das partículas no material.</p><p>Ea3: erro de periodicidade - ocorre devido às eventuais variações periódicas da característica de</p><p>interesse do material.</p><p>Ea4: erro de ponderação - resultante da não uniformidade da densidade ou vazão do material.</p><p>Ea5: erro de segregação - resultante da heterogeneidade de distribuição localizada no material.</p><p>Ea6: erro de delimitação - resultante da eventual configuração incorreta da delimitação da dimensão dos</p><p>incrementos.</p><p>Ea7: erro de extração - resultante da operação de tomada de incrementos.</p><p>5 Variabilidade: minérios de composição química e física bastante heterógenos, por isso os incrementos coletados desses materiais</p><p>têm alta flutuação de suas características.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS46</p><p>Erro de preparação (Ep)</p><p>Somatório de cinco (5) erros independentes, provenientes das operações de cominuição, homogenização</p><p>e quarteamento a que a amostra primária é submetida até se obter a amostra final.</p><p>Ep = Ep1 + Ep2 + Ep3</p><p>+ Ep4 + Ep5</p><p>Ep1: perda de partículas da amostra.</p><p>Ep2: contaminação da amostra por outros materiais.</p><p>Ep3: alteração não intencional da característica de interesse a ser mensurada na amostra final.</p><p>Ep4: erros não intencionais do operador.</p><p>Ep5: alteração intencional da característica de interesse a ser medida na amostra final.</p><p>Os erros Ea1, Ea2, Ea3, Ea4 e Ea5 podem ser quantificados. Suas médias e variâncias podem ser estimadas a</p><p>partir de desenvolvimentos estatísticos. Já os erros Ea6, Ea7 e Ep não podem ser estimados. Mas, é possível</p><p>minimizá-los e até evitá-los em alguns casos.</p><p>3.1.3 PLANO DE AMOSTRAGEM</p><p>Antes de realizar a amostragem, é preciso elaborar o plano de amostragem, que é um documento con-</p><p>tendo todas as etapas e a sequência de operações. Veja os parâmetros utilizados:</p><p>1. Identificação do universo ou fluxo a ser amostrado;</p><p>2. Determinação da precisão requerida;</p><p>3. Determinação do método (amostragem aleatória, sistemática ou estratificada) de retirada dos</p><p>incrementos;</p><p>3.1. Amostra aleatória: é utilizado quando se tem pouca informação sobre o material a ser amostra-</p><p>do, por isso, os incrementos são coletados ao acaso. Geralmente, esse tipo não é utilizado no</p><p>tratamento de minérios, pois na usina sempre teremos muitas informações sobre o material a</p><p>ser amostrado.</p><p>3.2. Amostra sistemática: os incrementos são coletados em intervalos regulares. Devemos utilizar</p><p>esse método quando o parâmetro de interesse não se alterar no decorrer do ciclo de retirada</p><p>dos incrementos. Como exemplo, podemos citar a retirada de incrementos em intervalos esta-</p><p>belecidos em correias transportadoras que conduzem os produtos de uma mineradora.</p><p>3.3. Amostra estratificada: é uma extensão da amostragem sistemática, mas nesse caso os incre-</p><p>mentos são coletados considerando grupos distinguíveis. Uma aplicação dela é a retirada de</p><p>incrementos de pilhas de diferentes frentes de lavra.</p><p>4. Informações das características do minério (tamanho do lote);</p><p>5. Determinação do tamanho máximo de partículas (granulometria);</p><p>6. Determinação do tamanho da amostra primária (massa e número de incrementos).</p><p>3 AMOSTRAGEM 47</p><p>Na Figura 30, você verá parte de um plano de amostragem. Confira!</p><p>Receber e conferir</p><p>a amostra primária</p><p>A amostra</p><p>está seca?</p><p>Secar a</p><p>amostra vv</p><p>Sim</p><p>Não</p><p>Não</p><p>Não</p><p>Não</p><p>Sim</p><p>Sim</p><p>Sim</p><p>Separar o material</p><p>de amostragem</p><p>Reduzir a massa da</p><p>amostra sobre um piso</p><p>regular pelo método</p><p>de quarteamento</p><p>Arquivo</p><p>Desagregar</p><p>Necessita</p><p>desagregar?</p><p>Transferir a amostra</p><p>para a mesa de</p><p>amostragem</p><p>3 etapas de</p><p>homogenização em</p><p>forma de cone</p><p>Realizar a</p><p>redução de massa</p><p>Quarteador Jones</p><p>Abrir a massa sobre</p><p>a mesa (respeitando a</p><p>altura da pá)</p><p>Dividir os</p><p>incrementos</p><p>(mínimo 12)</p><p>Pesar a porção</p><p>amostrada</p><p>Retirar a alíquotas de</p><p>forma alternada e em</p><p>todos os incrementos</p><p>(3 de +/-200gramas)</p><p>Retirar o restante da</p><p>amostra de forma alternada,</p><p>para completar a massa</p><p>A massa</p><p>amostrada foi menor</p><p>que a desejada?</p><p>Identificar as</p><p>amostras finais</p><p>A massa</p><p>amostrada foi</p><p>suficiente?</p><p>A mesa de amostra</p><p>comporta a massa de</p><p>minério?</p><p>Não</p><p>Sim</p><p>Figura 30 - Parte de um plano de amostragem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS48</p><p>3.2 TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM</p><p>No tratamento de minérios a amostragem pode ser realizada de maneira manual ou por dispositivos</p><p>mecânicos, apesar desse último método obter resultados mais precisos, as técnicas de amostragens</p><p>manuais são as mais utilizadas no dia a dia das usinas de processamento mineral.</p><p>A escolha do tipo de amostragem a ser utilizado irá depender da precisão requerida e das características</p><p>do minério, como: quantidade de material do lote inicial, granulometria das partículas, umidade, variabili-</p><p>dade, teores dos elementos, etc.</p><p>Vamos conhecer as principais técnicas de amostragem utilizadas no processamento mineral?</p><p>3.2.1 AMOSTRAGEM MANUAL</p><p>Utiliza técnicas com a presença de operadores e equipamentos/ferramentas de simples manuseios, que</p><p>englobam a prática da amostragem propriamente dita (retirada de incrementos), homogenização e quar-</p><p>teamento de minérios.</p><p>Para que a amostragem tenha resultados confiáveis, é importante que a amostra esteja bem homoge-</p><p>neizada antes de ser quarteada. Em todas as etapas de preparação, a seleção dessa amostra deve seguir as</p><p>técnicas de homogeneização e quarteamento. Na Figura 31, conheça esse fluxo.</p><p>Retirada de incrementos: amostra inicial</p><p>Homogeinização</p><p>Quarteamento</p><p>Amostra final</p><p>Figura 31 - Fluxo da amostragem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A maioria dos procedimentos tem duplo objetivo: homogeneizar e quartear uma amostra inicial, a fim</p><p>de obter uma massa menor da amostra, mantendo sua representatividade.</p><p>A realização de amostragem manual pode ser realizada em minérios em forma sólida ou em polpas mi-</p><p>nerais, ou seja, minério + água. Para retirada de incrementos da amostra inicial, utilizamos ferramentas de</p><p>extrema simplicidade, como pás de amostragem, tubos de coletas, etc.</p><p>3 AMOSTRAGEM 49</p><p>Em seguida, a massa de minério deverá ser homogeneizada e quarteada sucessivamente até a obten-</p><p>ção de uma massa ideal para análises e testes no minério.</p><p>Pilha cônica</p><p>Podemos utilizar essa técnica em grandes massas de minério, com auxílio de pás de amostragem; e em</p><p>pequenas massas em mesas de amostragem, com o uso de espátulas, conforme a Figura 32.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 32 - Homogeinização a partir de pilhas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Para a homogenização do material, o operador deve efetuar três (3) “tombos”, ou seja, realizar a for-</p><p>mação da primeira pilha. Em seguida, a partir dela, elaborar outra pilha até chegar à pilha final (terceiro</p><p>procedimento). O minério deve ser despejado no topo da pilha e com movimentos simétricos e suaves.</p><p>Depois de fazermos a pilha em forma de tronco de cone, devemos dividi-la em quatro setores iguais.</p><p>O quarteamento é feito formando-se duas novas pilhas cônicas, conforme Figura 33.</p><p>Se não conseguirmos a massa necessária para a realização de testes e ensaios, devemos repetir todo o</p><p>processo em uma pilha (1 + 3) ou (2 + 4).</p><p>2</p><p>3</p><p>1 2</p><p>3 4</p><p>1</p><p>4</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 33 - Técnica de elaboração da pilha cônica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS50</p><p>No quarteamento em pilhas cônicas, utilizamos uma simples e eficaz ferramenta.</p><p>Essa técnica pode ser empregada em pilhas de vários tamanhos, mas devemos ter o cuidado de esco-</p><p>lher o quarteador adequado, ou seja, de tamanho proporcional ao da pilha a ser quarteada. Na Figura 34,</p><p>veja a sequência de operações de quarteamento.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 34 - Quarteamento de pilhas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Pilha longitudinal</p><p>Pode ser realizada no chão, sobre lonas ou em mesas de amostragem. A escolha da superfície depende-</p><p>rá da massa de minério a ser amostrado.</p><p>Para a construção dessa pilha, primeiro temos que distribuir o minério de forma alternada, da direita</p><p>para esquerda. Em seguida, da esquerda para a direta, ou vice-versa. Para a distribuição do minério na</p><p>pilha, usamos pás de amostragem, baldes, beckes ou espátulas. A escolha dependerá da quantidade de</p><p>material a ser amostrado.</p><p>A quantidade de minério em cada fração deve ser suficiente para distribuí-la em toda a pilha. Fique</p><p>atento à velocidade, que deve ser constante. O material das extremidades da pilha deve ser retomado e</p><p>distribuído novamente, conforme podemos observar na Figura 35.</p><p>A pilha formada deverá ser dividida em segmentos. Geralmente, usamos a largura da pá como medida.</p><p>O quarteamento é feito formando-se duas novas pilhas com as seções alternadas, ou seja, uma composta</p><p>pelas porções de índices pares e a outra, pelos índices ímpares. Caso seja necessário, repete-se a operação</p><p>com uma das pilhas, até a obtenção da massa de minério da amostra final.</p><p>Na Figura 35, veja um exemplo de pilha longitudinal.</p><p>3 AMOSTRAGEM 51</p><p>1 2 3 4 5 6 7 8 9 10</p><p>12345678910</p><p>Pilha inicial</p><p>Pilha (índices pares) Pilha (índices ímpares) Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 35 - Pilha longitudinal</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Método retirada de incrementos</p><p>Para a realização desse, partimos de uma pilha cônica devidamente homogeneizada. Em seguida, com</p><p>o auxílio de uma régua colocada no vértice6 da pilha, fazemos movimentos “vai e vem” para a transforma-</p><p>ção da pilha em um manto de minério em forma de retângulo, conforme a Figura 36.</p><p>Com o uso da régua, dividimos o manto de minério em vários quadrantes com aresta próxima a duas</p><p>vezes a largura da pá de amostragem utilizada no processo. Posteriormente, retiramos os incrementos com</p><p>a mesma massa em cada quadrante para a formação da amostra final. Veja a Figura 36.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 36 - Método retirada de incrementos</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>3.2.2 AMOSTRAGEM POR DISPOSITIVOS MECÂNICOS</p><p>Os amostradores mecânicos são utilizados em laboratórios de processos no quarteamento de peque-</p><p>nas massas (Quarteador Jones, Mesa homogeneizadora, Quarteador de polpas, etc.) e na retirada de in-</p><p>crementos das grandes amostras na usina de tratamento de minério, como exemplo, a amostragem em</p><p>correias transportadoras.</p><p>6 Vértice: ponto comum entre os lados de uma figura geométrica ou o encontro de duas semirretas. No caso da pilha (cone), é o</p><p>encontro de suas geratrizes.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS52</p><p>Preparado para conhecer os métodos de amostragem por dispositivos mecânicos?</p><p>Quarteador Jones</p><p>O Quarteador Jones é constituído por uma série de canaletas (calhas), com inclinação > 45º, dispostas,</p><p>alternadamente, para um lado e para outro. O número de canaletas deve ser par e com tamanho mínimo</p><p>de três vezes o tamanho da maior partícula da amostra inicial, além de ter a mesma largura. Quanto maior</p><p>o número de canaletas (calhas), maior será a representatividade da amostragem.</p><p>Na parte inferior do equipamento, caixas que recolhem o material quarteado estão dispostas em núme-</p><p>ros pares, conforme a Figura 37.</p><p>O operador de amostragem deverá adicionar a amostra (seca) a ser quarteada no silo do equipamento.</p><p>Em seguida, acionar a abertura do silo, para que a amostra flua de maneira lenta e contínua, obtendo duas</p><p>amostras finais. Vale lembrar que esse equipamento possui vários tamanhos, podendo quartear minérios</p><p>de diferentes massas.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 37 - Quarteador Jones</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Mesa homogeneizadora</p><p>A mesa Homogeneizadora é um equipamento capaz de homogeneizar amostras em estado sólido. Um</p><p>silo alimenta uma calha vibratória com vazão e altura variáveis que forma uma trajetória circular sobre a mesa.</p><p>A amostra homogeneizada obtida tem formato de pilha circular com seção triangular. A mesa homoge-</p><p>neizadora pode conter calhas coletoras. Assim, além de homogeneizar o material, o equipamento realiza o</p><p>quarteamento da amostra. Veja um exemplo de mesa homogeneizadora na Figura 38.</p><p>3 AMOSTRAGEM 53</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 38 - Mesa homogeneizadora</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Quarteador de polpas</p><p>Em seus estudos, você conheceu vários equipamentos e procedimentos para a homogeinização e o</p><p>quarteamento de amostras em estado sólido, não é? Mas e as amostras em forma de polpa que são cole-</p><p>tadas na usina de tratamento de minérios? Para elas, utilizamos um equipamento chamado quarteador de</p><p>polpas. Vamos conhecê-lo?</p><p>O quarteador de polpas é muito útil na rotina dos laboratórios de processos das usinas, pois grande</p><p>parte das amostras coletadas tem massas superiores às ideais para os principais ensaios e testes a serem</p><p>realizados. Por isso, a necessidade de quarteamento dessas amostras. Além do mais, elas perdem sua ho-</p><p>mogeneidade, principalmente por causa da sedimentação.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS54</p><p>Ele é constituído por um cilindro com fundo cônico em aço, no qual é depositada a polpa de minério.</p><p>Em seu interior, há um agitador para homogeneizar o material. No vértice do cone, há uma válvula aberta</p><p>para que o minério em forma de polpa possa fluir em um disco giratório contendo vários coletores em</p><p>forma triangular. Cada coletor constitui uma fração do quarteamento. Os números de coletores são pares,</p><p>por isso, caso você desejar um número menor de porções quarteadas, some as amostras dos coletores</p><p>diretamente opostos.</p><p>Conheça um quarteador de polpa na Figura 39.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 39 - Quarteador de polpas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Amostragem no fluxo do minério na usina de tratamento de minérios</p><p>Todas as técnicas e os procedimentos de amostragem que você viu são realizados a partir de amostras</p><p>primárias.</p><p>Em uma usina de tratamento de minérios são determinados pontos estratégicos de coleta de amostras,</p><p>que na maioria das vezes são realizados com o uso de amostradores mecânicos. O objetivo é quantificar e</p><p>qualificar a eficiência e qualidade do processo. Mas, dependendo da necessidade, podemos realizar amos-</p><p>tragens manuais em outros pontos do fluxo de produção.</p><p>Observe o circuito de cominuição na Figura 40. Os vários pontos de amostragem (PA) no fluxo de produ-</p><p>ção visa controlar e quantificar os equipamentos envolvidos no processo. A maioria desses amostradores</p><p>são mecânicos e inseridos em correias transportadoras e em tanques nos pontos de entrada e descarga</p><p>dos equipamentos.</p><p>3 AMOSTRAGEM 55</p><p>ROM</p><p>H2O</p><p>H2O</p><p>PA1</p><p>PA2</p><p>PA3</p><p>PA4</p><p>PA5</p><p>PA6</p><p>PA7</p><p>PA0</p><p>Figura 40 - Exemplos de pontos de amostragem (PA)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Nos PA4 e PA5, podemos observar as características do minério que alimenta e sai do moinho, ou seja,</p><p>o seu produto. Assim, quantificaremos a produção do equipamento para propor melhorias no processo,</p><p>quando necessário.</p><p>As amostras são coletadas na usina em horários determinados. Em seguida, encaminhadas para o labo-</p><p>ratório de processos, onde as propriedades do material (tamanho, densidade do material, teores, etc.) são</p><p>caracterizadas e conferida a eficiência dos equipamentos.</p><p>Existem vários amostradores mecânicos disponíveis no mercado, principalmente os que são utilizados</p><p>em correias transportadoras. A escolha do amostrador dependerá das características do minério e do grau</p><p>de representatividade requerida na amostragem.</p><p>A figura a seguir é um exemplo de amostrador em correia transportadora.</p><p>Figura 41 - Amostrador em correia transportadora</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS56</p><p>3.2.3 AMOSTRAGEM DA ALIMENTAÇÃO, PRODUTO E REJEITO</p><p>Você observou que as amostras são coletadas em pontos estratégicos no fluxo de processamento</p><p>mineral? Basicamente, são escolhidos pontos antes e depois dos equipamentos, ou seja, na alimentação</p><p>(antes), nos produtos (depois) e, nos casos de concentradores, no rejeito (depois).</p><p>O Quadro 4 demonstra exemplos de equipamentos utilizados no tratamento de minérios e seus</p><p>respectivos pontos de amostragem (PA). É muito importante você ter em mãos as características de sua</p><p>alimentação, produto e rejeito!</p><p>PROCESSOS EQUIPAMENTOS OBJETIVOS DA AMOSTRAGEM</p><p>Moagem</p><p>(Cominuição)</p><p>Alimentação Produto</p><p>PAPA Analisar o grau de redução das partículas, características físicas</p><p>da alimentação e produto, etc.</p><p>Hidrociclone</p><p>(Classificação)</p><p>Alimentação</p><p>Overflow</p><p>Underflow</p><p>PA</p><p>PA</p><p>PA</p><p>Analisar as características físicas da alimentação e dos produtos</p><p>(Overflow e Underflow), eficiência do equipamento, etc.</p><p>Jigagem</p><p>(Concentração)</p><p>PA</p><p>PA</p><p>PA</p><p>Alimentação</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Quantificar a eficiência do processo de concentração,</p><p>características físicas e químicas da alimentação dos produtos</p><p>e rejeito.</p><p>Quadro 4 - Exemplo de amostragens em alimentação, produtos e rejeitos</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Aumente seus conhecimentos sobre amostragem, lendo o livro SAMPAIO, J. A.; FRANÇA,</p><p>S. C. A.; BRAGA, P. F. A. Tratamento de Minérios: práticas laboratoriais. Rio de Janeiro:</p><p>CETEM/MCT, 2007. p. 3-34. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/livros></p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>3.3 TRATAMENTO DE AMOSTRAS</p><p>As amostras coletadas no fluxo produtivo da usina são encaminhadas ao laboratório de processos para</p><p>que possam ser submetidas a análises, testes e ensaios físicos e químicos. Entretanto, elas precisam passar</p><p>por um tratamento prévio, ou seja, devem ser preparadas para serem analisadas.</p><p>3 AMOSTRAGEM 57</p><p>Os principais procedimentos de tratamento de amostras são: homogenização, quarteamento, redução</p><p>granulométrica, adequação de porcentagem de sólidos7, secagem, classificação, etc.</p><p>Esses procedimentos são aplicados nas amostras, para que os testes e ensaios sejam aplicados nos</p><p>minérios, refletindo as mesmas condições de operação, mantendo a representatividade das amostras.</p><p>3.3.1 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS</p><p>As amostras coletadas vêm de vários pontos de amostragem no fluxo de produção, desde o ROM</p><p>(Run of mine) até os últimos estágios de purificação do minério, como vimos.</p><p>Desse modo, as técnicas de preparação utilizadas dependerão das características dos minérios e dos ti-</p><p>pos de ensaios pelos quais eles passarão. Temos que ter em mente que os ensaios ou testes devem retratar</p><p>as mesmas condições de processo da usina de tratamento de minérios. Vamos a um exemplo?</p><p>Analise novamente a Figura 40. Digamos que esse minério passará por uma campanha de ensaios de</p><p>flotação (método de concentração), e que a amostra foi coletada no ponto PA0, ou seja, o ROM. Como ela se</p><p>origina na frente de lavra, não está adequada fisicamente para os ensaios de concentração, por isso deve-</p><p>mos prepará-la! Como fazer isso?</p><p>Primeiro, devemos cominuir (britagem e moagem) a amostra até a granulometria que reflita a condição</p><p>de processo da usina. Em seguida, homogeneizá-la e quarteá-la para que sua massa seja adequada ao ta-</p><p>manho do equipamento de laboratório. E, por último, adequar o ensaio às mesmas condições de processo,</p><p>como percentagem de sólidos, quantidade de reagentes, etc.</p><p>Mas, digamos que essa amostra foi coletada no ponto de amostragem PA. Nesse caso, não é necessário</p><p>que o minério passe pelas etapas de cominuição. Assim, podemos ir diretamente a etapas de quarteamen-</p><p>to, homogeneização e adequação da percentagem de sólidos da polpa amostrada.</p><p>Percebeu a importância da preparação das amostras? Indiferentemente do estado físico e químico da</p><p>amostra e do local da coleta, ela sempre terá que passar por uma ou mais etapas de preparação.</p><p>3.3.2 CLASSIFICAÇÃO E ANÁLISE DAS AMOSTRAS</p><p>As amostras coletadas no fluxo de produção deverão sempre ser identificadas e classificadas em função</p><p>de suas características para posterior análise, seja na própria empresa ou em organizações terceirizadas.</p><p>É importante que elas sejam coletadas por operadores e técnicos experientes e com conhecimento</p><p>sobre as técnicas de amostragem, para evitar erros e assegurar sua representatividade. As amostras emba-</p><p>ladas e identificadas, encaminhadas ao laboratório, devem ser classificadas por estado sólido, local de co-</p><p>leta, turno, massa, hórario, características operacionais e identificação contendo o nome de quem coletou</p><p>a amostra.</p><p>Depois, elas serão analisadas a partir de ensaios físicos e químicos de acordo com os critérios e as fases</p><p>do plano de amostragem.</p><p>Praticamente todas as operações unitárias podem ser estudadas e simuladas em testes de bancadas,</p><p>visando melhor rendimento e produtividade da usina.</p><p>7 Porcentagem de sólidos: representação quantitativa de sólidos em uma polpa mineral. Ex.: uma polpa mineral com 20% de sólidos</p><p>tem 80 % de água e 20% de minério.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS58</p><p>Esses testes simulam o comportamento do minério, controlam a produção e acompanham o rendimen-</p><p>to do processo, diariamente. Novas frentes de lavra, novos equipamentos, reagentes e circuitos de trata-</p><p>mento sempre são simulados em testes de bancada nos laboratórios antes de serem implantados na usina.</p><p>Veja um exemplo na Figura 42.</p><p>O controle da produção e acompanhamento do rendimento do processo também são realizados diaria-</p><p>mente por meio de testes de bancada.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 42 - Teste de bancada de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>3.3.3 INTERPRETAÇÃO E FORNECIMENTO DE RESULTADOS</p><p>Os resultados dos testes são utilizados nas tomadas de decisões da empresa. A equipe do laboratório</p><p>de processos deve interpretá-los e fornecê-los à equipe de produção, para otimizar o processo e realizar</p><p>melhorias nas operações.</p><p>Conheça agora o ciclo de interpretação e fornecimento de resultados na Figura 43.</p><p>Figura 43 - Ciclo de interpretação e fornecimento de resultados</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>3 AMOSTRAGEM 59</p><p>3.3.4 RECONCILIAÇÃO MINA – PLANTA EM FUNÇÃO DOS TEORES PLANEJADOS DA MINA X</p><p>TEORES REALIZADOS NO TRATAMENTO</p><p>O controle do teor médio do mineral-minério que alimenta a planta de tratamento é fundamental para</p><p>quantificar o rendimento do processo e para fechar o balanço de massas da usina.</p><p>Esse controle também é feito como fonte de informações para auditorias internas e externas, pois as mi-</p><p>neradoras devem prestar conta da quantidade de minério extraído e da quantidade revertida em produtos</p><p>para os stakeholders8 ligados à empresa, como: sócios, acionistas, órgãos fiscalizadores, empregados, etc.</p><p>Analise a Figura 44. Ela mostra um inventário de um determinado dia de produção. A usina de benefi-</p><p>ciamento foi alimentada com um minério de teor médio de 2,5 ppm de Au (ouro), a uma vazão de 3000 to-</p><p>neladas/dia, produzindo 7450 gramas de ouro e desperdiçados 50 gramas de ouro no rejeito do processo.</p><p>Nos próximos dias, caso a usina seja alimentada com minério de maior teor de Au, o que você acha que</p><p>vai acontecer com a sua produção? Pense um pouco...</p><p>Se você pensou que a produção de barras de ouro irá aumentar, você acertou! O rendimento da usina</p><p>sempre dependerá da qualidade de minério que a equipe de lavra nos entrega. Por isso, é fundamental</p><p>sinergia entres as equipes.</p><p>Mina Usina de tratamento</p><p>de minérios</p><p>Teor de Au (ouro)</p><p>2,5 ppm</p><p>3000 t/dia</p><p>7,45 kg de Au/dia</p><p>Rejeito</p><p>0,05 kg de Au/dia</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>/S</p><p>er</p><p>ge</p><p>y</p><p>Vo</p><p>lk</p><p>ov</p><p>Figura 44 - Teores Mina X Planta de tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>3.3.5 CÁLCULO DO VIÉS</p><p>No ambiente do tratamento de minérios, utilizamos várias ferramentas e técnicas estáticas para estimar</p><p>os resultados e seus possíveis erros nos processos de amostragem.</p><p>O cálculo de viés é uma estimativa dos erros que podem ocorrer na forma de coletar as amostras para</p><p>uma determinada análise e na maneira pela qual as variáveis analisadas são influenciadas durante a mani-</p><p>pulação delas.</p><p>8 Stakeholders: partes interessadas, parceiros de uma organização. Estão nesse grupo colaboradores, acionistas, governo, comunidade</p><p>em geral. Aqueles que influenciam e sofrem influência da organização.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS60</p><p>Como podemos calcular o viés e evitar distorções nos resultados? Isso dependerá das características</p><p>do minério, dos métodos de amostragem e das ferramentas estatísticas utilizadas, como cálculo de desvio</p><p>padrão, variogramas, dentre outras.</p><p>Os minérios com mais chance de ocorrer erros de viés são os de alta variabilidade, ou seja, aqueles cujos</p><p>teores dos constituintes do minério podem variar com a faixa granulométrica analisada, o método de quar-</p><p>teamento, a homogenização, o método de estocagem, dentre outros. O fenômeno de variabilidade ocorre</p><p>principalmente em minérios não ferrosos de baixos teores, como Au, Cu, Ni, Al.</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>Fique atento aos procedimentos e às normas da amostragem de minérios.</p><p>As principais organizações normalizadoras que aplicam normas de amostragem no</p><p>tratamento de minérios são:</p><p>ISO (International Standards Organization);</p><p>JIS (Japanese Standards Association);</p><p>ASTM (American Society for Testing and Materials);</p><p>ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Variabilidade de minérios de Au</p><p>A equipe do laboratório de processos da empresa Minas Gold recebeu uma amostra de uma</p><p>nova frente de lavra da mina de Capitão Senra. Um dos testes a ser realizado nesse minério é o</p><p>de grau de variabilidade, ou seja, se o minério apresenta uma alta variação de teor de Au entre</p><p>as amostras.</p><p>O técnico de processos da empresa, Rafael Cordeiro, relata que esse ensaio é sempre realizado no</p><p>início de uma campanha de testes em um novo minério.</p><p>Também chamado de “efeito pepita”, esse ensaio é muito importante em</p><p>minérios de ouro, pois,</p><p>caso o minério apresente alta variabilidade, é sinal da presença de ouro livre nas amostras, ou</p><p>seja, a presença de micropepitas de ouro não incluso a outros minerais. Nesse caso, teremos que</p><p>ficar atentos às novas amostragens e aos ensaios para não ocorrerem erros de interpretação.</p><p>“Homogeinizamos e quarteamos a amostra inicial para obtenção de uma nova amostra</p><p>de 7 Kg. Em seguida, realizamos a homogeinização dessa massa de minério na mesa de</p><p>amostragem e retiramos lotes de 1 kg, segundo o método de retirada de incrementos. Esses</p><p>processos de homogeinização e amostragem se repetem até esgotar toda a amostra. Neles,</p><p>são geradas 7 amostras de 1kg cada”, explica Cordeiro.</p><p>3 AMOSTRAGEM 61</p><p>TESTE Au (g/t) S (%)</p><p>*Desvio padrão é uma medi-</p><p>da de dispersão estatística,</p><p>que nos mostra a variação que</p><p>existe em relação ao valor</p><p>da média. Um desvio padrão</p><p>baixo indica que os dados</p><p>tendem a estar próximo da</p><p>média. Já um desvio padrão</p><p>alto indica que os dados estão</p><p>distribuídos por uma gama de</p><p>valores.</p><p>1 6.03 11,41</p><p>2 6.01 11,40</p><p>3 5.99 11,42</p><p>4 8,40 11,49</p><p>5 5,26 11,43</p><p>6 3,88 11,46</p><p>7 7,26 11,40</p><p>MÉDIA 6,12 11,43</p><p>AMPLITUDE 4,52 0,09</p><p>*DESVIO PADRÃO 143,13% 3,37%</p><p>MÁXIMO 8,40 11,49</p><p>MÍNIMO 3,88 11,40</p><p>Tabela 2 - Variabilidade: teor de Au e S na amostra RL150319</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Como podemos observar, o minério apresenta alta variabilidade. Por esse motivo, teremos que</p><p>analisar um maior número de lotes e com maiores massas, para não ocorrerem erros. Esse estudo</p><p>também é importante para a equipe de produção, pois foi confirmada a presença de ouro livre</p><p>no minério. Assim, a etapa de concentração gravimétrica da planta terá alta recuperação de ouro.</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, conhecemos a amostragem e sua importância para o processamento mineral.</p><p>Você aprendeu os métodos, o procedimento e as técnicas de amostragem aplicadas ao tratamento</p><p>de minérios. Vimos que, para determinar a qualidade e eficiência do processo, devemos coletar</p><p>uma pequena parte do fluxo mineral da usina, chamada amostra, que tem como principal</p><p>objetivo representar o fluxo amostrado.</p><p>No próximo capítulo, conheceremos o balanço de massas, de água e metalúrgico na planta de</p><p>tratamento de minérios.</p><p>Até lá!</p><p>4</p><p>Balanço de massas, água e metalúrgico</p><p>A aplicação do balanço de massas, água e metalúrgico nos permite determinar o de-</p><p>sempenho operacional de um processo de tratamento de minérios e quantificar as massas</p><p>de minérios, de água e as concentrações dos elementos nos diferentes fluxos que circulam</p><p>na usina.</p><p>Neste capítulo, abordaremos as principais equações do balanço de massas, de água e</p><p>metalúrgico e os métodos de quantificação das operações unitárias, determinantes para a</p><p>interpretação e análise do fluxo de produção.</p><p>Ao final dos estudos, você será capaz de aplicar o balanço de massas, água e metalúrgico em</p><p>circuitos de tratamento de minérios, com o objetivo de:</p><p>• Avaliar a eficiência das etapas do tratamento de minérios;</p><p>• Avaliar a qualidade dos produtos;</p><p>• Controlar e quantificar a produção;</p><p>• Otimizar o processo;</p><p>• Monitorar e quantificar os resultados.</p><p>Preparado para conhecer essa importante área do tratamento de minérios?</p><p>Siga em frente!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS64</p><p>4.1 BALANÇO DE MASSAS</p><p>O balanço de massas é uma importante ferramenta para o desenvolvimento de projetos e para a ope-</p><p>ração de plantas de processamento mineral. Com esse método, podemos dimensionar equipamentos,</p><p>controlar consumo de energia e de reagentes, avaliar o rendimento operacional, monitorar e controlar a</p><p>produção das usinas.</p><p>Utilizamos o princípio da conservação de massa em um sistema para aplicar o balanço de massas, ob-</p><p>tendo quantitativamente as massas e os teores dos elementos envolvidos no processo.</p><p>Em suas aulas de química, você se lembra da famosa lei de Antoine Lavoisier? Vamos relembrá-la? “Na</p><p>Natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma”.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>po</p><p>po</p><p>va</p><p>ph</p><p>ot</p><p>o</p><p>Figura 45 - Antoine Lavoisier</p><p>O balanço de massa é baseado nessa lei, ou seja, todas as massas que entram numa operação de trata-</p><p>mento minérios têm que sair em seus produtos; não há geração, nem consumo de massa.</p><p>Na Figura 46, podemos observar o balanço de massas em um concentrador magnético, que é alimenta-</p><p>do a uma vazão de 120 t/h e em seu concentrado a uma vazão de 80 t/h de minérios. Com isso, podemos</p><p>concluir que a massa de minério que é enviada para o rejeito é de 40 t/h.</p><p>Você acabou de aplicar a lei de Lavoisier, concluímos que a soma dos fluxos que entram em um deter-</p><p>minado sistema é igual à soma dos fluxos que o deixam. Além do balanço de massas, podemos observar a</p><p>aplicação da lei de Lavoisier nos balanços de água e metalúrgico (teores de elementos). Em breve iremos</p><p>estudar esses temas.</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 65</p><p>Alimentação 120t/h</p><p>Fe: 52%</p><p>H2O: 220m3</p><p>Rejeito ? t/h</p><p>Fe: ? %</p><p>H2O: 80m3</p><p>Concentrado 80 t/h</p><p>Fe: 66%</p><p>H2O: ? m3</p><p>Figura 46 - Aplicação do balanço de massas no tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Com a utilização do balanço de massas, podemos quantificar a circulação de minério em toda a usina,</p><p>por meio do isolamento das operações unitárias, separando os fluxos em entrada e saída, como foi feito na</p><p>Figura 46.</p><p>Os dados necessários para o balanço de massas são obtidos por sistemas de automação inseridos nos</p><p>equipamentos, que quantificam o fluxo de minérios e alimentam a central de controle da planta. Também</p><p>podemos realizar o balanço de massas a partir de dados coletados de massas representativas no fluxo de</p><p>produção por meio de técnicas de amostragem.</p><p>Os valores obtidos na prática industrial apresentam desvios por causa de erros de amostragem, erros</p><p>de medição e perda de material ao longo do processo. Por esses motivos, grande parte das mineradoras</p><p>utilizam softwares de gestão de produção e balanço de massas, que calculam os desvios gerados. Porém,</p><p>nenhuma ferramenta irá dispensar a sua interpretação e análise criteriosa do processo. Por isso, fique aten-</p><p>to a esse importante tema.</p><p>A Figura 47 é um exemplo de balanço de massa no tratamento de minérios.</p><p>BRITAGEM</p><p>PRIMÁRIA</p><p>BRITAGEM</p><p>SECUNDÁRIA</p><p>PENEIRAMENTO</p><p>SECUNDÁRIO</p><p>CONCENTRAÇÃO</p><p>GRAVÍTICA, MAGNÉTICA</p><p>OU FÍSICO QUÍMICA</p><p>PENEIRAMENTO</p><p>PRIMÁRIO</p><p>MOAGEM</p><p>DESLAMAGEM</p><p>CONCENTRAÇÃO</p><p>GRAVÍTICA, MAGNÉTICA</p><p>OU FÍSICO QUÍMICA</p><p>PRODUTO B</p><p>REAGENTES</p><p>LAMAS</p><p>ÁGUA</p><p>ÁGUA</p><p>MINÉRIO</p><p>ÁGUA</p><p>ÁGUA</p><p>REJEITO</p><p>REJEITO</p><p>PRODUTO A</p><p>Figura 47 - Balanço de massa no tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS66</p><p>Os principais objetivos da aplicação do balanço de massa no tratamento de minérios são:</p><p>• Avaliar o rendimento da usina;</p><p>• Dimensionamento de equipamentos;</p><p>• Controle de processo na produção;</p><p>• Otimização dos processos;</p><p>• Monitoramento e quantificação dos resultados;</p><p>• Quantificação da produção.</p><p>4.1.1 QUANTIFICAÇÃO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS</p><p>A maioria das operações unitárias no processamento mineral trabalha com polpas minerais. Assim, é</p><p>necessário conhecermos algumas fórmulas para a preparação do material e controle do processo. Mas não</p><p>se preocupe, as equações são simples e de fácil entendimento.</p><p>Você sabe por que misturar água no minério? Conheça os motivos a seguir:</p><p>• Facilitar o transporte do minério;</p><p>• Possibilitar o efeito refrigerante, “retirada do excesso de calor gerado”;</p><p>• Impedir a geração de poeiras;</p><p>• Facilitar a interação com reagentes.</p><p>Umidade</p><p>É a quantidade de água presente no minério que podemos calcular em base seca ou úmida, ou seja, cal-</p><p>culamos a umidade em função do material seco ou úmido. Cabe ressaltar que o mais usual é trabalharmos</p><p>em base seca! Veja a equação:</p><p>U =</p><p>Mu - Ms</p><p>× 100</p><p>Ms</p><p>Em que:</p><p>U = Umidade</p><p>Mu = Vazão mássica úmida</p><p>Ms = Vazão mássica seca</p><p>A determinação da umidade nos minérios é fundamental para garantirmos a precisão do balanço de</p><p>massa, pois temos que saber a quantidade de água que entra na usina com o minério.</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 67</p><p>Concentração de sólidos na polpa</p><p>Os equipamentos e processos do tratamento de minérios são dimensionados para trabalhar com uma</p><p>determinada quantidade de minério e água. Por isso, devemos quantificar a percentagem de sólidos em</p><p>massa na polpa por meio da seguinte equação:</p><p>% S =</p><p>Ms</p><p>× 100</p><p>Mp</p><p>Como:</p><p>Mp = M</p><p>s</p><p>+ Ma</p><p>Logo:</p><p>% S =</p><p>Ms</p><p>× 100</p><p>Ms + Ma</p><p>Em que:</p><p>%S = Concentração ou percentagem de sólidos (%).</p><p>Ms = Vazão mássica de sólidos.</p><p>Ma = Vazão mássica de água.</p><p>Mp = Vazão mássica de polpa.</p><p>Também podemos quantificar a concentração em relação ao volume do sólido e volume da polpa.</p><p>Dizemos que é a percentagem de sólidos (v/v).</p><p>Como:</p><p>Vp = Vs + Va</p><p>Logo:</p><p>% S =</p><p>Vs × 100</p><p>Vp</p><p>ou % S =</p><p>Vs</p><p>× 100</p><p>Vs + Va</p><p>Em que:</p><p>%S = Concentração ou percentagem de sólidos (%), (v/v)</p><p>Vs = Vazão volumétrica de sólidos</p><p>Va = Vazão volumétrica de água</p><p>Vp = Vazão volumétrica de polpa</p><p>Outro importante método de quantificação de percentagem de sólidos (%) é em função das densida-</p><p>des da polpa e do sólido:</p><p>% S =</p><p>ds . (dp - da) × 100</p><p>dp . (ds - da)</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS68</p><p>Em que:</p><p>%S = Concentração ou percentagem de sólidos</p><p>dp = Densidade de polpa (t/m3 ou g/cm3)</p><p>ds = Densidade dos sólidos (t/m3 ou g/cm3)</p><p>da = Densidade da água (t/m3 ou g/m3)</p><p>Densidade</p><p>Com certeza, você conhece o termo densidade, não é? No tratamento de minérios, podemos utilizar a</p><p>densidade real ou aparente.</p><p>A densidade real de um minério é dada pela razão entre uma massa dos sólidos presentes nesse miné-</p><p>rio e o volume real por ele ocupado.</p><p>A usina de tratamento de minérios é alimentada com minérios particulados, ou seja, um conjunto de</p><p>partículas sólidas de formas irregulares. Para medir o seu volume, é necessário desconsiderarmos o volume</p><p>de vazios. Normalmente, utilizamos o método de picnometria para quantificar o volume de água desloca-</p><p>do por uma determinada massa de minério.</p><p>Já a densidade aparente de um minério é calculada levando em consideração os espaços vazios, ou</p><p>seja, o volume real dos sólidos acrescido do volume de vazios entre as partículas. Ambos os métodos utili-</p><p>zam a seguinte fórmula:</p><p>ds =</p><p>Ms</p><p>Vs</p><p>Em que:</p><p>ds = Densidade dos sólidos ( t/m3, Kg/L, g/cm3)</p><p>Ms = Massa de sólidos (t, Kg, g)</p><p>Vs = Volume dos sólidos (m3,L,cm3)</p><p>Da mesma maneira, podemos quantificar a densidade da polpa, que é a razão entre a massa da polpa e</p><p>o volume por ela ocupado, ou seja:</p><p>dp =</p><p>Mp</p><p>Vp</p><p>Em que:</p><p>dp = Densidade de polpa (t/m3, kg/L, g/cm3).</p><p>Mp = Vazão mássica de polpa (t/h, Kg/h, g/h).</p><p>Vp = Vazão volumétrica de polpa (m3/h, L/h, cm3/h)</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 69</p><p>Volume de polpa</p><p>O volume que a polpa ocupa nos equipamentos controla a produção e determina o tempo de residên-</p><p>cia e outras variáveis do processo mineral. Ele pode ser quantificado pelas seguintes equações:</p><p>Vp =</p><p>Mp</p><p>dp</p><p>Vp = Vs + Va</p><p>Vp = Mp − Ms +</p><p>Ms</p><p>ds</p><p>Em que:</p><p>Vp = Vazão volumétrica de polpa (m3/h)</p><p>Mp = Vazão mássica de polpa (t/h)</p><p>Ms = Vazão mássica de sólidos (t/h)</p><p>dp = Densidade de polpa (t/m3)</p><p>ds = Densidade dos sólidos (t/m3)</p><p>Vs = Vazão volumétrica de sólidos (m3/h)</p><p>Va = Vazão volumétrica de água (m3/h)</p><p>Tempo de residência</p><p>É o tempo que a polpa mineral gasta para ser processada por um determinado equipamento ou etapa</p><p>do tratamento de minérios.</p><p>TR =</p><p>Vequipamento</p><p>Qdescarga</p><p>Em que:</p><p>TR = Tempo de residência (min)</p><p>Vequipamento = Volume real do equipamento ocupado pelo fluxo (m3)</p><p>Qdescarga = Vazão volumétrica do fluxo na descarga do equipamento (m3/min)</p><p>As dietas se baseiam no princípio do balanço de massa e energia, no qual o nosso</p><p>corpo é considerado um sistema. Com isso, temos a seguinte equação: Total da</p><p>massa dos alimentos metabolizados = total das massas de nutrientes processados</p><p>para geração de energia + acúmulo. É fácil deduzir o que seria o acúmulo. Isso</p><p>mesmo, a indesejável gordura.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS70</p><p>4.1.2 CONTROLE DO MINÉRIO ALIMENTADO, PRODUTO E REJEITO</p><p>Nas operações unitárias de concentração, é necessário ter o controle da massa de minério que alimenta</p><p>o processo e as massas dos seus produtos, ou seja, o concentrado e rejeito. Esse controle é fundamental para</p><p>compará-las com os resultados desejados e assim maximizar a produção da planta de tratamento de minérios.</p><p>A massa (A) de minério que alimenta um determinado processo de concentração é transformada em</p><p>dois produtos: um concentrado de massa (C) e um rejeito de massa (R).</p><p>A seguir, conheça a equação geral das massas ou regra dos dois produtos:</p><p>A = C + R</p><p>Mas fique atento, podemos utilizar essa equação em fluxos de concentração em que tenhamos mais de</p><p>dois produtos ou até em processos que não tenham o objetivo de concentrar, como exemplo, operações</p><p>de classificação granulométrica.</p><p>O Quadro 5 mostra as aplicações dessa equação.</p><p>CONCENTRAÇÃO</p><p>(DOIS PRODUTOS)</p><p>CONCENTRAÇÃO</p><p>(TRÊS PRODUTOS)</p><p>CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA</p><p>(TRÊS PRODUTOS)</p><p>Alimentação</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Alimentação</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Alto</p><p>Concentrado</p><p>Médio</p><p>Alimentação</p><p>Produto 3</p><p>Produto 1</p><p>Produto 2</p><p>A = C + R A = CA + CM + R A = P1 + P2 + P3</p><p>Quadro 5 - Aplicações da equação de balanço de massas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A equipe da usina controla e planeja a produção a partir da quantificação da massa de minério que ali-</p><p>menta a planta e o do quanto dessa massa é transformado em concentrado e rejeito.</p><p>Como podemos calcular a massa de minério que deve alimentar a usina para obtemos uma determina-</p><p>da massa de produto?</p><p>A partir das características do minério e dos dados operacionais do processo, podemos planejar a pro-</p><p>dução com a aplicação da relação de concentração A/C. Essa equação expressa a quantidade de minério</p><p>(alimentação) necessária para produzir uma unidade de concentração. A relação de concentração é sempre</p><p>um número puro, ou seja, sem unidades e sempre maior que 1.</p><p>A relação é a seguinte:</p><p>A</p><p>=</p><p>c - r</p><p>C a - r</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 71</p><p>Essa equação é a base da comunicação entre a equipe da lavra de mina e da planta de tratamento de</p><p>minérios, sendo essencial para o sucesso operacional da empresa.</p><p>Outro parâmetro de controle é a determinação da massa de minério que alimentou a usina e que se re-</p><p>portou ao fluxo de concentrado, ou seja, quanto da alimentação (massa) se transformou em concentrado.</p><p>Esse parâmetro é expresso em percentagem e é chamado de recuperação em massa ou mássica.</p><p>A recuperação mássica de um processo é a relação entre a massa de concentrado e a massa de alimen-</p><p>tação do sistema.</p><p>C</p><p>=</p><p>a - r</p><p>A c - r</p><p>Uma prática usual na rotina dos profissionais de beneficiamento de minérios é a quantificação da massa</p><p>do concentrado nos fluxos de processamento e equipamentos de concentração. Um fácil caminho para a</p><p>determinação da massa de concentrado é a utilização da equação mássica, na qual enviamos a incógnita9</p><p>(A) para o numerador da segunda parte da equação, conforme a seguir:</p><p>C =</p><p>A(a - r)</p><p>(c - r)</p><p>Em ocasiões em que não temos a massa de alimentação do processo, podemos calcular a partição10 da</p><p>massa no concentrado, considerando a massa de alimentação igual a 100%.</p><p>C =</p><p>100(a - r)</p><p>(c - r)</p><p>4.2 BALANÇO DE ÁGUA</p><p>Vimos que a maioria das operações unitárias trabalha com polpas minerais. Você também aprendeu a</p><p>dimensionar a percentagem de sólidos, volume de polpa, massa de polpa e outros aspectos importantes</p><p>para a operação dos equipamentos envolvidos no tratamento de minérios.</p><p>Além de quantificar e analisar a água em cada etapa do processo, o balanço de água visa controlar a</p><p>água que entra na usina e seu reaproveitamento ao longo dela.</p><p>Você se lembra de que podemos aplicar a lei de Lavoisier no balanço de água? Observe novamente</p><p>o processo de concentração magnética na Figura 46, no qual temos uma vazão de 220 m3/h de água na</p><p>alimentação e 80 m3/h no fluxo de rejeito. Para determinar a vazão de água no fluxo do concentrado, pode-</p><p>mos aplicar a equação dos dois produtos. Veja:</p><p>A = C + R, 220 m3/h = C + 80 m3/h</p><p>Assim, a vazão de água no concentrado é:</p><p>C= 220 m3/h - 80 m3/h</p><p>= 140 m3/h</p><p>9 Incógnita: grandeza a ser determinada, ou seja, a solução de uma equação ou problema matemático. A letra mais utilizada para</p><p>representá-la é o X.</p><p>10 Partição: representa a percentagem em massa referente ao fluxo de alimentação.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS72</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>O recurso mais utilizado para o tratamento de minérios é a água. Apesar do grande</p><p>reaproveitamento no processo, chegando a 80% em alguns casos, é preciso o uso</p><p>de novas tecnologias para um consumo mais consciente e sustentável. Em casos</p><p>de dúvidas sobre a utilização de água no tratamento de minérios, consulte a ANA</p><p>(Agência Nacional das Águas).</p><p>4.2.1 CONTROLE DO BOMBEAMENTO DE ÁGUA NOVA</p><p>A água utilizada no tratamento de minérios não advém de concessionárias. As mineradoras tratam a</p><p>água bruta em sistemas próprios de captação. Essa água, muitas vezes, é transferida em parte para o con-</p><p>sumo das comunidades próximas ao empreendimento.</p><p>Em geral, a água nova que entra no circuito é captada por represas próximas à usina, que também</p><p>atuam como fonte de geração de energia elétrica para a mineradora. Apesar da baixa quantidade de água</p><p>captada em relação ao consumo total da usina, o seu controle é fundamental para o fechamento eficiente</p><p>do balanço de água em toda a planta de tratamento de minérios.</p><p>Veja como acontece a utilização, recirculação e reaproveitamento de água no tratamento de minérios</p><p>na Figura 48.</p><p>ROM 70%</p><p>Reaproveitamento de água</p><p>Usina de tratamento</p><p>de minérios</p><p>10%</p><p>Reaproveitamento de água</p><p>20%</p><p>100%</p><p>20%</p><p>Produto final</p><p>Barragem de Rejeitos</p><p>Captura de água</p><p>Reservatório de água</p><p>10%</p><p>Água limpa para</p><p>rios e córregos</p><p>Figura 48 - Utilização, recirculação e reaproveitamento de água no tratamento de minérios</p><p>Fonte: Adaptado de IBRAM/ANA, 2006.</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 73</p><p>4.2.2 CONTROLE DO BOMBEAMENTO DE ÁGUA RECIRCULADA</p><p>O reaproveitamento e a recirculação da água no processamento mineral são determinantes para a sus-</p><p>tentabilidade da mineração. Geralmente 70 a 80% da água é recirculada no processo. Entretanto, há proje-</p><p>tos inovadores para que tenhamos 100% da água recirculada na usina.</p><p>Como vimos na Figura 48, além da recirculação da água no processo, parte da água das barragens de</p><p>rejeitos é tratada e encaminhada para rios e córregos, contribuindo para a conservação do meio ambiente.</p><p>Estude mais sobre o reaproveitamento da água na mineração, lendo: A Gestão dos</p><p>recursos hídricos e a mineração, disponível em www.ana.gov.br/bibliotecavirtual/</p><p>arquivos.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>4.3 BALANÇO METALÚRGICO</p><p>Objetiva avaliar o desempenho do processo de concentração da usina de tratamento de minérios,</p><p>quantificando o quanto do elemento útil está sendo recuperado, ou seja, a quantidade de elemento útil</p><p>presente na alimentação que está sendo encaminhado para o concentrado.</p><p>Podemos quantificar também o elemento útil que está sendo reportado para o rejeito, ou simplesmen-</p><p>te, quanto está sendo perdido no processo.</p><p>A utilização do balanço metalúrgico nos permite analisar a eficiência das etapas do processo de concentra-</p><p>ção, a qualidade dos produtos, a eficiência dos equipamentos de concentração, entre outros aspectos. Além</p><p>da visão técnica, o balanço metalúrgico é uma ferramenta de gestão, pois permite a avaliação gerencial dos</p><p>resultados obtidos pela empresa, servindo de base para ações de melhorias e otimizações do fluxo de produção.</p><p>4.3.1 CONTROLE DE TEORES NA ALIMENTAÇÃO, PRODUTO E REJEITO</p><p>É determinado por uma fórmula em que o teor de útil (a) na alimentação, teor de útil no concentrado (c)</p><p>e teor de útil no rejeito (r) são inseridos na equação geral do balanço de massas, ou seja:</p><p>Aa = Cc + Ee</p><p>4.3.2 CONTROLE DE RECUPERAÇÃO DA PLANTA DE BENEFICIAMENTO</p><p>As operações unitárias de concentração produzem uma determinada massa de concentrado com</p><p>elevado nível de rendimento da usina, ou seja, uma máxima recuperação.</p><p>Você se lembra da equação de recuperação mássica?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS74</p><p>Ela expressa a massa de minérios que foi recuperada no processo de concentração. Mas nem toda mas-</p><p>sa contém o elemento útil. Assim, utilizamos uma equação que expressa a quantidade de elemento útil, ou</p><p>seja, o mineral-minério que originava da alimentação e que foi encaminhado para o fluxo de concentração.</p><p>A recuperação metalúrgica representa a quantidade de mineral-minério da alimentação da planta de</p><p>tratamento de minérios que se encaminhou ao concentrado. Veja as equações:</p><p>R =</p><p>100 x (a - r)</p><p>a x (c - r) ou R =</p><p>C x c</p><p>x 100</p><p>A x a</p><p>Um dos mais importantes índices de desempenho operacionais das usinas de beneficiamento de mi-</p><p>nérios é a razão ou relação de enriquecimento, que expressa quantas vezes foi aumentado o teor do</p><p>elemento útil no concentrado em relação à alimentação. Observe a equação:</p><p>Re =</p><p>c</p><p>a</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>BR Ferros tem como meta a recirculação de 100% da água utilizada em suas usinas de</p><p>tratamento de minério até 2020</p><p>A sustentabilidade e o meio ambiente são prioridades para as mineradoras, que vêm adotando</p><p>controles rígidos do uso de insumos no processamento mineral, principalmente no que diz res-</p><p>peito ao consumo de água. A BR Ferros, grande produtora de minério de ferro, decidiu investir</p><p>alto na racionalização do consumo de água em suas usinas, determinando metas audaciosas para</p><p>depender o menos possível de novas captações em rios e bacias hidrográficas.</p><p>A mineradora conta com tecnologia inovadora e com equipamentos e processos mais eficientes,</p><p>além da política de conscientização dos seus colaboradores em bater as metas de cortes de des-</p><p>perdícios. Com isso, a empresa diminui a exposição dos seus empreendimentos aos efeitos de</p><p>períodos quentes e secos, como o que o Brasil vem enfrentando ao longo dos anos.</p><p>A BR Ferros estabeleceu o desafio de recircular, até 2020, toda a água que atende suas unidades</p><p>de beneficiamento de minérios. “Com uma série de ações, que começou a ser implementada na</p><p>década de 1990, a mineradora encerrou o ano passado com o reaproveitamento de 89% da água</p><p>em suas usinas, contribuindo para um consumo consciente e sustentável”, informa a gerente de</p><p>sustentabilidade da companhia, Dayane Gualberto.</p><p>Gualberto afirma que as reduções da captação de água nos últimos anos estão contribuindo para o</p><p>abastecimento das comunidades locais. “São inúmeros os ganhos do uso racional da água em nossas</p><p>operações, além de ser economicamente rentável, é um compromisso com a sociedade”, diz ela</p><p>4 BALANÇO DE MASSAS, ÁGUA E METALÚRGICO 75</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, você conheceu as várias aplicações do balanço de massas, de água e metalúrgico</p><p>no tratamento de minérios.</p><p>Com o balanço de massas, vimos que podemos quantificar os fluxos das operações unitárias</p><p>que fazem parte do beneficiamento mineral. Com o balanço de água, é possível dimensionar a</p><p>quantidade de água nas operações unitárias e água nova e reaproveitada na usina.</p><p>Aprendemos a utilizar o balanço metalúrgico para avaliar o desempenho da usina, quantificando</p><p>o quanto do elemento útil está sendo recuperado. No próximo capítulo, conheceremos a primeira</p><p>grande etapa do tratamento de minérios: a cominuição.</p><p>Vejo você lá!</p><p>5</p><p>Cominuição de minérios</p><p>Neste capítulo, conheceremos a etapa de cominuição de minérios e sua influência nos</p><p>processos subsequentes. Vamos estudar os fundamentos da cominuição e seus objetivos na</p><p>mineração, além dos parâmetros importantes para o dimensionamento dessa etapa, como:</p><p>• Grau de redução;</p><p>• Mecanismos de fragmentação;</p><p>• Grau de liberação de partículas.</p><p>Ao final de seus estudos, você entenderá a importância da etapa de cominuição para o</p><p>tratamento de minérios e será capaz de aplicar os critérios de controle dela.</p><p>Animado? Vamos em frente...</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS78</p><p>5.1 FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO</p><p>Em nossos estudos, vimos que os minérios passam por várias etapas até ficarem prontos para comer-</p><p>cialização. Essas etapas e a sequência entre elas dependerão do tipo de minério e de suas características</p><p>finais. No</p><p>entanto, podemos afirmar que uma etapa comum a praticamente todos os minérios é a frag-</p><p>mentação ou cominuição.</p><p>A cominuição é um conjunto de operações unitárias de redução de tamanhos dos minérios aplicadas</p><p>desde a mina, até a sua adequação ao processo subsequente na usina de tratamento de minérios ou a sua</p><p>adequação ao mercado consumidor.</p><p>As operações de fragmentação reduzem as dimensões físicas dos minérios pelo rompimento de suas</p><p>ligações estruturais, cuja granulometria do produto final da fragmentação é diretamente proporcional à</p><p>energia aplicada na cominuição.</p><p>Na etapa de lavra, a cominuição é realizada pelo desmonte das rochas, com o uso de explosivos ou por</p><p>máquinas (escavadeiras, grandes serras diamantadas de cortes, etc), nas quais são produzidos grandes</p><p>blocos de minérios que são encaminhados para a usina por caminhões ou correias transportadoras.</p><p>Mas, atenção! Alguns tipos de minérios estão adequados ao mercado consumidor ainda na etapa</p><p>de lavra e, com isso, não são processados na planta de beneficiamento, como as rochas ornamentais11.</p><p>Já a grande maioria dos minérios necessita passar pelas etapas de fragmentação. Veja quais são elas:</p><p>• Britagem (Cominuição inicial);</p><p>• Moagem (Cominuição final).</p><p>A britagem é a operação unitária que cominui os blocos minerais obtidos na etapa de lavra. Ela di-</p><p>reciona o material com granulometria adequada à alimentação da moagem, que, por sua vez, realiza a</p><p>fragmentação final para obter um material com granulometria adequada aos processos de concentração</p><p>ou a qualquer outro processo industrial, como a pelotização, sinterização, lixiviação, dentre outros.</p><p>No Quadro 6, você verá alguns exemplos de cominuição de minérios.</p><p>COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS</p><p>@</p><p>ist</p><p>ok</p><p>ph</p><p>ot</p><p>o.</p><p>co</p><p>m</p><p>.b</p><p>r/</p><p>V</p><p>al</p><p>te</p><p>rC</p><p>un</p><p>ha</p><p>/N</p><p>ex</p><p>Ts</p><p>er</p><p>/T</p><p>ho</p><p>m</p><p>as</p><p>_M</p><p>oo</p><p>re</p><p>Lavra Tratamento de minérios</p><p>Equipamentos: Escavadeiras,</p><p>Retroescavadeiras, Serras de cortes, etc.</p><p>Britagem Moagem</p><p>Quadro 6 - Cominuição de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>11 Rochas ornamentais: agregado mineral, ou seja, uma rocha com características físicas, químicas, mineralógicas e texturais de</p><p>padrões e tonalidades de cores apropriadas à decoração de revestimentos.</p><p>5 COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS 79</p><p>A fragmentação tem grande impacto no Opex12 da operação, porque a maior parte da energia utilizada</p><p>no processamento mineral é absorvida pela etapa de cominuição.</p><p>Nenhum equipamento de cominuição isoladamente é capaz de obter um material com granulometria</p><p>adequada às etapas de concentração. Por esse motivo, utilizamos vários equipamentos em série que traba-</p><p>lham em circuitos de cominuição.</p><p>Os britadores e moinhos têm capacidades diferentes de redução das dimensões dos minérios. Chama-</p><p>mos essa característica de grau de redução. Vamos entender esse conceito?</p><p>Grau de redução é a relação entre o tamanho dos fragmentos da alimentação (F80) do equipamento de</p><p>cominuição e o tamanho dos fragmentos do produto (P80) gerado pelo britador ou moinho. Veja a Figura 49.</p><p>500mm</p><p>500mm</p><p>500mm</p><p>100mm</p><p>100mm</p><p>100mm</p><p>Figura 49 - Grau de redução</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Provavelmente, você deve está se perguntando: por que a termologia F80 e P80?</p><p>As letras fazem referências às palavras Feed (Alimentação) e Product (Produto) no</p><p>idioma inglês. Os subscritos descrevem a percentagem da granulometria do fluxo</p><p>analisada, ou seja, se o F80 é 500mm, quer dizer que no mínimo 80% das partículas</p><p>que compõem essa massa têm esse tamanho.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>Para quantificamos o grau de redução, dividimos o F80 pelo P80, conforme a equação:</p><p>GR =</p><p>F80 = GR =</p><p>500 mm</p><p>= 5/1</p><p>P80 100 mm</p><p>Normalmente, utilizamos duas formas para expressar o grau de redução:</p><p>• GR = 5</p><p>• GR = 5/1</p><p>12 Opex: vem da expressão Operational Expenditure. Despesas de operação, ou seja, capital utilizado para manter ou melhorar os</p><p>processos da empresa, como equipamentos e insumos.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS80</p><p>Os principais objetivos da cominuição são:</p><p>• Obter grau de liberação das partículas necessário para realizar as operações de concentração;</p><p>• Aumentar a área superficial específica dos minerais de um minério, expondo-os mais facilmente ao</p><p>ataque por reagentes químicos e aumentando a velocidade de reação;</p><p>• Adequar a granulometria dos produtos conforme especificações do cliente;</p><p>• Facilitar o transporte, pois equipamentos, como correias transportadoras e caminhões, têm capacida-</p><p>des volumétricas definidas;</p><p>• Obter uma massa de minério com faixa granulométrica adequada ao seu uso posterior.</p><p>Podemos dizer que a etapa de cominuição atinge simultaneamente os objetivos quando aumenta a</p><p>liberabilidade dos minerais para as etapas de concentração e obtém um produto dentro de especificações</p><p>granulométricas do mercado.</p><p>Vários cientistas e pesquisadores estudaram métodos de calcular a energia necessária</p><p>à fragmentação de minérios até um determinado tamanho. Conheça as leis da</p><p>fragmentação, lendo o livro: Tratamentos de minérios, (p. 148-159) CETEM, 5° ed, Rio</p><p>de Janeiro, 2010, disponível em http://www.cetem.gov.br/livros.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>5.2 MECANISMOS DE FRAGMENTAÇÃO</p><p>Vimos que a cominuição é aplicada na mina e posteriormente na usina de tratamento de minérios</p><p>(britagem e moagem), onde as rochas são reduzidas de tamanho até partículas pulverizadas por dife-</p><p>rentes mecanismos de fragmentação” por “obtendo tamanhos variados e até partículas pulverizadas por</p><p>diferentes mecanismos de fragmentação.</p><p>Os principais mecanismos de fragmentação presentes nos processos de cominuição são:</p><p>• Cisalhamento;</p><p>• Compressão;</p><p>• Impacto.</p><p>Vamos conhecê-los?</p><p>Cisalhamento: a força aplicada não consegue fraturar a partícula em sua totalidade, provocando o</p><p>aparecimento de pequenas fraturas que geram partículas finas. Como resultado da fragmentação, temos</p><p>partículas ultrafinas simultaneamente a um bloco mineral de volume um pouco menor que o original. Esse</p><p>tipo de fratura ocorre por atrito principalmente nos equipamentos de moagem.</p><p>Compressão: a força é aplicada levemente e um pouco superior à resistência das partículas, obtendo</p><p>blocos de tamanhos medianos, equivalentes à metade do tamanho inicial. Esse tipo de mecanismo de frag-</p><p>mentação está presente em todos os equipamentos de cominuição, demonstrando ser bastante eficiente.</p><p>5 COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS 81</p><p>Impacto: a força aplicada é muito superior à resistência do material, resultando em um produto britado</p><p>com distribuição granulométrica heterogênea. Esse mecanismo está presente nos britadores de impacto</p><p>e nos moinhos de barras.</p><p>A Figura 50 demonstra resumidamente os três mecanismos de fragmentação.</p><p>Partícula</p><p>Original Fragmentação Resultante</p><p>Impacto</p><p>Compressão</p><p>Cisalhamento</p><p>Energia Aplicada</p><p>Figura 50 - Mecanismos de fragmentação</p><p>Fonte: KELLY; SPPOTSWOOD, 1982.</p><p>Na Figura 51, é apresentado um gráfico de distribuição dos tamanhos das partículas em relação aos me-</p><p>canismos de fragmentação. Observe que o material cominuído pelo mecanismo de impacto abrange uma</p><p>maior faixa granulométrica, ou seja, extremamente heterogêneo em relação ao tamanho das partículas.</p><p>Já o produto fragmentado por compressão apresenta granulometria na faixa da metade do tamanho</p><p>inicial. O material cominuído por cisalhamento apresenta partículas com tamanho bem distante do inicial,</p><p>ou seja, bem finas, somado a um bloco de tamanho um pouco menor que o original.</p><p>Cisalhamento</p><p>Impacto</p><p>Compressão</p><p>Tamanho</p><p>original</p><p>Distribuição de tamanhos</p><p>En</p><p>er</p><p>gi</p><p>a</p><p>Ap</p><p>lic</p><p>ad</p><p>a</p><p>Figura 51 - Distribuição de tamanhos</p><p>Fonte: KELLY; SPPOTSWOOD, 1982.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS82</p><p>Fred Chester Bond, pesquisador da área mineral, determinou o índice WI (Work</p><p>Index), “índice de trabalho”, ou seja, o trabalho necessário para reduzir uma</p><p>tonelada curta (907 kg) do material considerado, desde um tamanho inicial</p><p>teoricamente infinito, até uma granulometria com P80 < que 100 μm.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>A norma ABNT – NBR 11376 demonstra o ensaio para a determinação de WI (Índice</p><p>de Trabalho) de minérios e outros materiais</p><p>sujeitos a processos de cominuição por</p><p>moagem. Para a realização do ensaio, é necessária a utilização de um moinho Bond.</p><p>5.3 GRAU DE LIBERAÇÃO DE PARTÍCULAS</p><p>No capítulo 2, você conheceu os critérios básicos para a concentração de minérios, lembra-se disso?</p><p>Um deles é a liberabilidade das fases constituintes do minério.</p><p>Para que a concentração ocorra com eficiência, os minerais precisam estar fisicamente separados. Agora que</p><p>relembramos o significado de liberabilidade, conheceremos o conceito de grau de liberação das partículas.</p><p>O grau de liberação é a condição na qual as espécies minerais presentes em um minério estão livres</p><p>umas em relação às outras. Ela é expressa em percentagem, ou seja, a quantificação em % de uma espécie</p><p>mineral em forma de partículas livres em relação ao total de partículas (mistas e livres).</p><p>Na Figura 52, temos um exemplo do grau de liberação de produtos de dois processos de moagens (I e II).</p><p>Note que a moagem II obteve 100% de liberação do quartzo (SiO2), ou seja, todas as partículas de quartzo</p><p>estão livres. A liberabilidade do SiO2 é extremamente importante na concentração de minério de Fe.</p><p>Grau de liberação de material cominuído</p><p>Gr</p><p>au</p><p>d</p><p>e</p><p>lib</p><p>er</p><p>aç</p><p>ão</p><p>d</p><p>o</p><p>qu</p><p>ar</p><p>tz</p><p>o</p><p>(%</p><p>) 100</p><p>80</p><p>60</p><p>40</p><p>20</p><p>0</p><p>Moagem I</p><p>Moagem I</p><p>Figura 52 - Liberabilidade das partículas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>5 COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS 83</p><p>Existem vários métodos para quantificar o grau de liberação dos constituintes de um minério. Um dos</p><p>mais antigos e usuais é o método de Antoine Marc Gaudin (1900 -1974). Preparado para conhecer esse</p><p>método? Vamos lá!</p><p>A partir de imagens em microscópio ótico, quantificam-se as áreas mineralizadas das partículas livres e</p><p>mistas, conforme a equação a seguir.</p><p>GL =</p><p>PL</p><p>× 100</p><p>PL + PM</p><p>Em que:</p><p>GL = Grau de liberação</p><p>PL = Área mineralizada das partículas livres</p><p>PM = Área mineralizada das partículas livres + partículas mistas</p><p>0,10mm 0,10mm</p><p>Moagem</p><p>Figura 53 - Liberabilidade das partículas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Apesar de o método de Gaudin ser muito utilizado na obtenção do grau de liberação de partículas, já</p><p>existem outros mais modernos, que fornecem resultados muito mais precisos baseados em análises de</p><p>imagens.</p><p>A moagem, por se tratar da última operação unitária da etapa de cominuição, influencia diretamente o</p><p>grau de liberdades das fases minerais constituintes no minério. Por isso, ela deve ser realizada com eficiên-</p><p>cia para promover o grau de liberação adequado para os processos de concentração.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS84</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Antigo método de cominuição de rochas</p><p>Você já imaginou como obras famosas, por exemplo, a grande Muralha da China, Coliseu de Roma,</p><p>Pirâmides do Egito e outros importantes monumentos da humanidade, foram construídas sem a</p><p>presença da tecnologia que temos hoje?</p><p>Todas elas foram erguidas a partir de grandes blocos rochosos. Mas como os povos antigos</p><p>fragmentavam as volumosas rochas?</p><p>Um dos métodos utilizados era o choque térmico aplicado nas rochas a serem cominuídas.</p><p>Primeiro, eram feitas grandes fogueiras em volta dos blocos de rochas com o objetivo de</p><p>aquecê-las. Em seguida, jogavam água e consequentemente o material se fragmentava devido</p><p>ao choque térmico, ou seja, a mudança brusca e rápida de temperatura.</p><p>Esse antigo método de cominuição de rochas foi utilizado por vários povos ao longo da história da</p><p>humanidade. No Brasil, os Jesuítas utilizaram o choque térmico como meio de fragmentação de</p><p>rochas em várias de suas obras arquitetônicas.</p><p>As rochas fazem parte da nossa história, a partir delas foram moldadas grandes obras e a</p><p>cominuição foi uma importante ferramenta do homem na construção de nossa biografia.</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, você estudou a etapa de cominuição de minérios, seus fundamentos e objetivos</p><p>na mineração, além dos parâmetros para o dimensionamento dessa etapa, como: grau de redução,</p><p>mecanismos de fragmentação, grau de liberação de partículas, dentre outros.</p><p>No próximo capítulo, conheceremos a operação unitária responsável pela cominuição inicial dos</p><p>minérios, a britagem.</p><p>Espero você lá!</p><p>6</p><p>Britagem</p><p>No capítulo anterior, conhecemos a etapa de cominuição de minérios. Você lembra quais</p><p>as operações unitárias que fazem parte dessa importante etapa do tratamento de minérios?</p><p>A britagem e a moagem, isso mesmo!</p><p>Agora, estudaremos o processo de britagem, que abordará:</p><p>• As principais características da britagem de minérios;</p><p>• Os tipos de circuitos de britagem utilizados na mineração;</p><p>• Os tipos e modelos de britadores;</p><p>• Os métodos de controle das principais variáveis de processo da britagem.</p><p>Após o estudo deste capítulo, você, como futuro profissional da mineração, estará apto a</p><p>aplicar seus conhecimentos nos circuitos de britagem.</p><p>Vamos conhecer a primeira operação unitária do tratamento de minérios?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS88</p><p>6.1 CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS</p><p>Você já conheceu as fases e operações unitárias que fazem parte do tratamento de minérios e, a partir</p><p>de agora, iremos estudá-las detalhadamente.</p><p>Começaremos pelo estudo da britagem, pois é a primeira operação unitária do fluxo de processamento</p><p>mineral.</p><p>O objetivo da britagem é realizar a cominuição inicial dos minérios, ou seja, a fragmentação do ROM.</p><p>Os blocos de minérios na faixa do metro são reduzidos de tamanhos para a faixa dos centímetros em equi-</p><p>pamentos de grande porte que trituram o minério a partir de mecanismos de impacto, compreensão e</p><p>cisalhamento, principalmente compreensão.</p><p>Os principais equipamentos utilizados na indústria mineral são:</p><p>• Britadores de mandíbulas;</p><p>• Britadores giratórios;</p><p>• Britadores cônicos;</p><p>• Britadores de impacto;</p><p>• Britadores de rolos dentado e liso.</p><p>Os britadores são essenciais no processamento mineral, pois os minérios necessitam ser fragmentados</p><p>para se tornarem úteis aos vários ramos industriais.</p><p>A sua aplicação pode ter início ainda na mina em grandes britadores móveis que acompanham a frente</p><p>de lavra, entre a mina e a usina, em equipamentos de britagem intermediária e finalmente na usina de</p><p>tratamento de minérios, onde ocorre a britagem final. No Quadro 7, temos três exemplos de britagem.</p><p>BRITAGEM</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Va</p><p>lte</p><p>rC</p><p>un</p><p>ha</p><p>/s</p><p>up</p><p>ap</p><p>or</p><p>ns</p><p>s/</p><p>sl</p><p>ov</p><p>eg</p><p>ro</p><p>ve</p><p>Britagem móvel</p><p>(na mina)</p><p>Britagem entre a mina e a usina de</p><p>tratamento de minérios</p><p>Britagem na usina de tratamento de</p><p>minérios</p><p>Quadro 7 - Britagem no tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>6 BRITAGEM 89</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>O processo de britagem apresenta alta emissão de ruídos. Por esse motivo, sempre</p><p>que você estiver nessa região da usina, utilize os protetores auriculares de acordo</p><p>com as orientações de segurança de sua empresa e conformidade com a NR 6</p><p>Equipamentos de proteção individual.</p><p>6.2 BRITAGEM PRIMÁRIA, SECUNDÁRIA E TERCIÁRIA</p><p>Um dos principais objetivos da etapa de fragmentação (britagem e moagem) é a liberabilidade dos mi-</p><p>nerais que compõem o minério. No entanto, para que isso ocorra, são necessários vários equipamentos de</p><p>cominuição, ou seja, tanto a britagem como a moagem são operações realizadas em estágios, pois nenhum</p><p>equipamento isolado é capaz de realizar a redução granulométrica necessária às etapas subsequentes.</p><p>Observe a Figura 54. Em uma mina de minério de ferro, caminhões são carregados com grandes blocos</p><p>de minérios, que deverão ser fragmentados até uma granulometria adequada aos processos de concentra-</p><p>ção ou adequação mercadológica.</p><p>Nenhum equipamento é capaz de reduzir blocos de 80 cm até um material de granulometria de</p><p>0,150mm. Assim, a fragmentação ocorre em vários estágios. A britagem normalmente é realizada em três</p><p>estágios e, em casos especiais, até o quarto estágio. Já a moagem é realizada na grande maioria das vezes</p><p>em duas etapas.</p><p>Vamos conhecer os estágios de britagem? Observe a Figura 54.</p><p>Estágios de</p><p>cominuição</p><p>Blocos de minérios</p><p>Tamanho médio: 80cm</p><p>Minério com granulometria adequada</p><p>aos processos de concentração</p><p>Tamanho médio: 0,150mm</p><p>..............................................................................................................................54</p><p>Figura 40 - Exemplos de pontos de amostragem (PA) ........................................................................................55</p><p>Figura 41 - Amostrador em correia transportadora ............................................................................................55</p><p>Figura 42 - Teste de bancada de flotação ................................................................................................................58</p><p>Figura 43 - Ciclo de interpretação e fornecimento de resultados ..................................................................58</p><p>Figura 44 - Teores Mina X Planta de tratamento de minérios ..........................................................................59</p><p>Figura 45 - Antoine Lavoisier .......................................................................................................................................64</p><p>Figura 46 - Aplicação do balanço de massas no tratamento de minérios...................................................65</p><p>Figura 47 - Balanço de massa no tratamento de minérios ................................................................................65</p><p>Figura 48 - Utilização, recirculação e reaproveitamento de água no tratamento de minérios ...........72</p><p>Figura 49 - Grau de redução .........................................................................................................................................79</p><p>Figura 50 - Mecanismos de fragmentação..............................................................................................................81</p><p>Figura 51 - Distribuição de tamanhos ......................................................................................................................81</p><p>Figura 52 - Liberabilidade das partículas ................................................................................................................82</p><p>Figura 53 - Liberabilidade das partículas ................................................................................................................83</p><p>Figura 54 - Redução de granulometria ....................................................................................................................89</p><p>Figura 55 - Estágio da britagem: (fluxograma do circuito, esquerda)</p><p>e (localização dos britadores, direita) .................................................................................................91</p><p>Figura 56 - Britador de mandíbulas (esquerda), espaço entre as mandíbulas (direita) ..........................92</p><p>Figura 57 - Elementos do britador de mandíbulas ..............................................................................................93</p><p>Figura 58 - Britadores de 1 eixo (esquerda), 2 eixos (direita)............................................................................94</p><p>Figura 59 - Britador de mandíbulas em escala piloto .........................................................................................94</p><p>Figura 60 - Britador giratório........................................................................................................................................95</p><p>Figura 61 - Zona de fragmentação do britador giratório ..................................................................................96</p><p>Figura 62 - Controle da distância entre o cone interno e a carcaça (Britador giratório) ........................96</p><p>Figura 63 - Britador cônico ...........................................................................................................................................97</p><p>Figura 64 - Controle da distância entre o cone interno e a carcaça (Britador cônico) ............................97</p><p>Figura 65 - Britador cônico ...........................................................................................................................................98</p><p>Figura 66 - Britador de impacto ..................................................................................................................................98</p><p>Figura 67 - Britador de rolos dentado (esquerdo), britador de rolos lisos de laboratório (direito) ....99</p><p>Figura 68 - Curvas granulométricas em função da APF .................................................................................. 100</p><p>Figura 69 - Cominuição de minérios ...................................................................................................................... 106</p><p>Figura 70 - Cominuição de minérios ...................................................................................................................... 107</p><p>Figura 71 - Moinho rotativo de bolas ..................................................................................................................... 108</p><p>Figura 72 - Principais formas dos corpos moedores ........................................................................................ 108</p><p>Figura 73 - Trajetória parabólica X circular ........................................................................................................... 109</p><p>Figura 74 - Regimes catarata e cascata ................................................................................................................. 110</p><p>Figura 75 - Perfil dos regimes catarata e cascata ............................................................................................... 110</p><p>Figura 76 - Circuito de moagem .............................................................................................................................. 112</p><p>Figura 77 - Carcaça e revestimento dos moinhos rotativos ........................................................................... 113</p><p>Figura 78 - Sistema de alimentação de moagem .............................................................................................. 113</p><p>Figura 79 - Moinho rotativo ....................................................................................................................................... 115</p><p>Figura 80 - Moinho SAG (esquerda)</p><p>Fluxograma de cominuição contendo o moinho SAG (direita) ............................................. 117</p><p>Figura 81 - Moinho vertical ........................................................................................................................................ 118</p><p>Figura 82 - Efeitos da taxa de enchimento e velocidade do moinho nos regimes de moagem ...... 119</p><p>Figura 83 - Peneiramento de farinha ..................................................................................................................... 126</p><p>Figura 84 - Produtos do peneiramento ................................................................................................................. 127</p><p>Figura 85 - Peneiramento ideal ................................................................................................................................ 128</p><p>Figura 86 - Peneiramento real .................................................................................................................................. 128</p><p>Figura 87 - Superfície de crivos ................................................................................................................................ 129</p><p>Figura 88 - Grelhas ........................................................................................................................................................ 129</p><p>Figura 89 - Peneira rotativa ........................................................................................................................................ 130</p><p>Figura 90 - Peneira de 4 mesh .................................................................................................................................. 131</p><p>Figura 91 - Peneiras utilizadas na análise granulométrica ............................................................................. 133</p><p>Figura 92 - Etapas do ensaio de análise granulométrica ................................................................................</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Se</p><p>rg</p><p>ey</p><p>Za</p><p>va</p><p>ln</p><p>yu</p><p>k</p><p>Figura 54 - Redução de granulometria</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A britagem primária é a primeira operação unitária realizada no tratamento dos minérios. Na maioria</p><p>dos casos, ela ocorre ainda na mina, onde os britadores são alimentados com o ROM (Run of mine) em uni-</p><p>dades fixas, móveis ou semimóveis.</p><p>Os britadores operam normalmente a seco com ou sem grelhas para realizar o escalpe13 do minério</p><p>em circuito aberto, ou seja, o produto britado não passa por equipamento de separação granulométrica.</p><p>Os equipamentos de britagem mais utilizados são os britadores de mandíbulas, giratórios e de impacto.</p><p>13 Escalpe: operação de retirada de finos do material que irá alimentar um equipamento de cominuição.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS90</p><p>No Quadro 8, podemos observar os três tipos de circuitos utilizados na britagem;</p><p>Circuito aberto - ausência de CC (Carga Circulante), ou seja, o material britado é encaminhado direta-</p><p>mente a outro processo sem passar por equipamentos de separação granulométrica.</p><p>Circuito Fechado - o material britado é enviado para um equipamento de classificação granulométrica,</p><p>normalmente peneiras, no qual o material retido é enviado novamente para o britador, chamado de carga</p><p>circulante.</p><p>Circuito fechado reverso - há presença de CC, mas o material é primeiro enviado para um classificador</p><p>granulométrico, no qual o material retido é mandado para um britador, formando a carga circulante.</p><p>CIRCUITO ABERTO CIRCUITO FECHADO CIRCUITO FECHADO REVERSO</p><p>Peneira</p><p>Britabem</p><p>secundária</p><p>Britabem</p><p>primária</p><p>CC Peneira</p><p>Britabem</p><p>secundária</p><p>Britabem</p><p>primária</p><p>CC</p><p>Quadro 8 - Tipos de circuitos utilizados na britagem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A britagem secundária é normalmente realizada a seco e em circuito fechado, no qual a granulometria</p><p>de alimentação é menor que 100 cm. Ela utiliza equipamentos mais leves que aqueles usados na britagem</p><p>primária. Os principais tipos de britadores são: britadores de mandíbulas, cônicos, de impacto e britadores</p><p>de rolos lisos.</p><p>A britagem terciária utiliza os mesmos equipamentos e circuitos da secundária, mas são menores e</p><p>processam partículas de menor granulometria. Veja a Figura 55, que mostra um fluxograma de britagem e</p><p>a localização dos britadores ao longo do fluxo de produção. Outro ponto interessante é a presença de uma</p><p>grelha, classificador granulométrica, que realiza o escalpe do material antes da britagem primária.</p><p>6 BRITAGEM 91</p><p>Grelha</p><p>Britador Giratório</p><p>Britagem Primária</p><p>Britador Cônico</p><p>Britagem Secundária</p><p>Britador Cônico</p><p>Britagem Terciária</p><p>Peneira</p><p>Moagem</p><p>Britagem primária</p><p>Britagem Secundária</p><p>Britagem Terciária</p><p>Pilha Pulmão</p><p>Correia Transportadora</p><p>Figura 55 - Estágio da britagem: (fluxograma do circuito, esquerda) e (localização dos britadores, direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na Tabela 3, apresentamos a você o intervalo de granulometria processado em cada estágio da</p><p>britagem. O dimensionamento do circuito de britagem e a quantidade de estágio são definidos a</p><p>partir do grau de redução no processo.</p><p>Você se lembra da fórmula de grau de redução que estudamos no capítulo anterior?</p><p>Relembre-a agora.</p><p>GR =</p><p>F80</p><p>P80</p><p>ALIMENTAÇÃO (mm) TAMANHO MÁXIMO</p><p>DE PRODUÇÃO (mm)</p><p>Britagem Primária 1000 a 100,0</p><p>Britagem Secundária 100 a 10,0</p><p>Britagem Terciária 10 a 1,0</p><p>Britagem Quaternária 4 a 0,8</p><p>Tabela 3 - Classificação dos estágios de britagem</p><p>Fonte: SENAI/CETEM, 2010.</p><p>6.3 TIPOS DE BRITADORES</p><p>Os britadores estão presentes em praticamente todas as usinas de tratamento, porque os minérios pre-</p><p>cisam ser fragmentados, seja para se adequarem às próximas etapas de beneficiamento ou pela exigência</p><p>granulométrica do mercado.</p><p>Logo, eles são considerados equipamentos estratégicos para a eficiência e qualidade do processamento</p><p>mineral. Vamos conhecer alguns deles?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS92</p><p>Britador de mandíbulas</p><p>É o mais utilizado nas usinas, devido a sua variedade de tamanho e capacidade de produção, podendo</p><p>fragmentar rochas de vários portes e de diferentes níveis de resistência.</p><p>Ele é composto por duas superfícies (mandíbulas): uma fixa e outra móvel. A fragmentação do minério</p><p>ocorre pela aproximação das duas placas. Para você entender esse fenômeno, imagine o movimento da sua</p><p>mandíbula quando mastiga os alimentos. O processo é o mesmo. É claro que a intensidade e força são bem</p><p>diferentes. Geralmente, a velocidade dos equipamentos gira em torno de 100 a 300 RPM.</p><p>O minério é alimentado na parte superior do equipamento, no espaço entre as duas mandíbulas.</p><p>Durante o movimento de aproximação, o material é comprimido entre as duas placas, ou seja, “esmagado”.</p><p>A mandíbula móvel apresenta um movimento de avanço e recuo, respectivamente, aproximando e afas-</p><p>tando-se da mandíbula fixa.</p><p>Dessa maneira, o minério alimentado no britador vai descendo entre as mandíbulas e simultaneamente</p><p>recebe o impacto responsável pela fragmentação. O material fragmentado escoa pelo equipamento</p><p>durante o movimento de afastamento das mandíbulas e, em seguida, é novamente fragmentado pela</p><p>aproximação das placas.</p><p>A distância entre as duas mandíbulas, local por onde entra a alimentação na parte superior do britador</p><p>de mandíbulas, é chamada de gap, palavra de origem inglesa. A abertura de entrada é expressa por duas</p><p>dimensões: largura e comprimento.</p><p>Já a abertura de saída, local por onde escoa o produto britado, chamamos de set, também de origem</p><p>inglesa, é expressa por apenas uma dimensão: a sua largura.</p><p>Na Figura 56, você pode visualizar o britador de mandíbulas e o espaço entre elas.</p><p>Comprimento</p><p>Largura</p><p>Volante</p><p>Mandíbula</p><p>móvel</p><p>AbanadeiraMandíbula fixa</p><p>Eixo excêntrico</p><p>Figura 56 - Britador de mandíbulas (esquerda), espaço entre as mandíbulas (direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Agora, chegou o momento de estudarmos os principais elementos do britador de mandíbulas, respon-</p><p>sáveis pelo controle e dimensionamento do equipamento.</p><p>6 BRITAGEM 93</p><p>Na Figura 57, podemos observar de forma simplificada os elementos do britador de mandíbulas.</p><p>AA</p><p>L</p><p>α</p><p>APA ou APF</p><p>AA: Abertura de alimentação</p><p>APA: Abertura de saída (posição aberta)</p><p>APF: Abertura de saída (posição fechada)</p><p>L: Comprimento da câmara</p><p>α: Ângulo de britagem</p><p>ME: Movimento excêntrico (APA - APF)</p><p>Figura 57 - Elementos do britador de mandíbulas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Além das partes que você já conhece da mandíbula fixa e móvel, gap e set, podemos identificar outros</p><p>elementos, como: movimento excêntrico na placa móvel, câmara de britagem, que é o espaço entre as</p><p>duas mandíbulas, dentre outras.</p><p>A abertura de alimentação (AA) é um parâmetro importante, pois, a partir dele, podemos quantificar o</p><p>tamanho máximo dos blocos dos minérios que alimentam o britador, para evitar entupimentos. Chama-</p><p>mos o tamanho máximo de alimentação de Top Size.</p><p>Atenção! Em hipótese alguma, podemos alimentar blocos de maior tamanho que a câmara de</p><p>britagem. Essa regra é válida em todos os estágios e equipamentos de britagem, mas sua importân-</p><p>cia aumenta no caso da britagem primária. Os britadores são alimentados com material proveniente</p><p>da frente de lavra (ROM).</p><p>O movimento excêntrico do britador (APA - APF) é a principal variável, que pode ser regulada durante a</p><p>operação. A partir dele, podemos dimensionar a granulometria do produto britado. Iremos conhecer mais</p><p>sobre essa variável no tópico 6.4.</p><p>Na indústria mineral, são comercializados dois tipos de britadores de mandíbulas: o de um eixo e de</p><p>dois eixos. Os nomes dos modelos são motivados pelo número de eixos de cada britador. O mais utilizado</p><p>pelas usinas de tratamento é o modelo de 1 eixo, pois ele tem um menor custo de compra e de operação,</p><p>por conter menos peças, conforme podemos observar na Figura 58.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS94</p><p>Volante</p><p>Mandíbula</p><p>móvel</p><p>AbanadeiraMandíbula fixa</p><p>Eixo excêntrico</p><p>Figura 58 - Britadores de 1 eixo (esquerda), 2 eixos (direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Mas, você deve estar se perguntando em relação à eficiência dos modelos. Qual é o melhor?</p><p>Os dois tipos de britadores são produtivos. A diferença está na granulometria do produto britado.</p><p>O de 1 eixo produz um material com granulometria menor que o de 2 eixos para um mesmo APF, por</p><p>causa do movimento excêntrico da placa, que causa um mecanismo de cisalhamento do material.</p><p>Os britadores de mandíbulas podem ser alimentados com blocos de tamanhos de 0,5 a 1,5m, nor-</p><p>malmente obtendo um grau de redução de 5:1. As suas principais vantagens são a grande capacidade</p><p>de trabalho, mecânica simples, facilitando a operação, e baixo consumo de energia, comparado a ou-</p><p>tros britadores de mesmo porte.</p><p>Como desvantagem, podemos citar a baixa uniformidade granulométrica do produto britado, por causa</p><p>da compressão, mecanismo de fragmentação mais predominante em sua operação. Os britadores de man-</p><p>díbulas são utilizados em todas as ocasiões, inclusive em laboratórios em escala piloto (Figura 59).</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 59 - Britador de mandíbulas em escala piloto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>6 BRITAGEM 95</p><p>Britador giratório</p><p>É muito utilizado em circuitos de britagem primária em usinas de grande porte, principalmente em</p><p>processamento de minério de Fe, devido à grande produtividade desses equipamentos.</p><p>Os britadores giratórios são basicamente compostos por um cone interno com vértice para cima,</p><p>responsável pela fragmentação do minério e uma carcaça metálica fixa, com formato de um cone ex-</p><p>terno com vértice para cima.</p><p>A movimentação circular (aproximação e afastamento) do cone interno em relação ao cone externo</p><p>ocasiona a compressão do minério entre as duas superfícies, fragmentando-o. O britador giratório pode</p><p>ser alimentado de qualquer lado por correia transportadora ou caminhões, dispensando o uso de alimen-</p><p>tadores. Pode operar afogado, ou seja, permite a armazenagem de minério em seu topo (Figura 60).</p><p>Figura 60 - Britador giratório</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Devido à capacidade de armazenamento em seu topo, os britadores giratórios realizam a fragmentação</p><p>durante todo o ciclo de operação, utilizando toda a área da carcaça, apresentando alta capacidade de</p><p>produção, conforme Figura 61.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS96</p><p>Minério</p><p>Minério</p><p>Zona de</p><p>Britagem</p><p>Zona de</p><p>Descarga Zona de descarga</p><p>Figura 61 - Zona de fragmentação do britador giratório</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Assim como os britadores de mandíbulas, os giratórios também podem controlar a granulometria dos</p><p>seus produtos por meio de mudanças operacionais.</p><p>Você se lembra de como é realizado o controle no britador de mandíbulas? Ele é realizado pela</p><p>aproximação e pelo afastamento das mandíbulas. No caso dos britadores giratórios, o controle granu-</p><p>lométrico do produto britado é realizado por aproximação e afastamento do cone interno em relação</p><p>à carcaça (cone externo).</p><p>A abertura da alimentação (AA) corresponde à distância entre o cone e a carcaça na parte superior do</p><p>equipamento. Já abertura de saída (AS) corresponde ao espaço entre as extremidades inferiores da super-</p><p>fície da carcaça e a superfície do cone, como podemos ver na Figura 62.</p><p>Cone interno</p><p>AA</p><p>AS</p><p>Câmara de britagem</p><p>Carcaça</p><p>(cone externo)</p><p>AA: Abertura de alimentação</p><p>AS: Abertura de saída</p><p>Figura 62 - Controle da distância entre o cone interno e a carcaça (Britador giratório)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As aberturas de alimentação e saída de entrada são parâmetros fundamentais para o controle granulo-</p><p>métrico do processo, pois, a partir deles, determinamos o tamanho máximo da alimentação do britador e</p><p>o tamanho médio do produto britado.</p><p>6 BRITAGEM 97</p><p>Britador cônico</p><p>É o mais utilizado nos circuitos de britagem secundária e terciária por causa de seu pequeno porte.</p><p>Sua estrutura é semelhante aos britadores giratórios, exceto pela posição do cone externo (câmara), que</p><p>apresenta o vértice para cima. Veja um exemplo na Figura 63.</p><p>Figura 63 - Britador cônico</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Igualmente ao britador giratório, o cone interno do britador cônico realiza um movimento de rotação</p><p>excêntrico, promovendo a fragmentação do minério, obtendo grau de redução entre 3:1 e 7:1. Sua alimen-</p><p>tação é realizada por correias transportadoras. Mas, o movimento de rotação do britador cônico é bem</p><p>mais rápido que o giratório, por se tratar de uma cominuição mais fina.</p><p>O controle das aberturas de alimentação e saída do britador cônico é similar aos britadores giratórios,</p><p>conforme a Figura 64.</p><p>AA</p><p>AS</p><p>AA: Abertura de alimentação</p><p>AS: Abertura de saída</p><p>Figura 64 - Controle da distância entre o cone interno e a carcaça (Britador cônico)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS98</p><p>Os modelos cônicos são os britadores com o maior grau de automação, representando alta produ-</p><p>tividade e rendimento operacional com baixo custo de operação, gerando um produto britado com</p><p>granulometria controlada. Conheça esse equipamento na Figura 65.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 65 - Britador cônico</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Britador de impacto</p><p>Os britadores de impacto são caracterizados basicamente por um rotor que faz girar um conjunto</p><p>de martelos a uma grande velocidade, geralmente 500 a 3000 RPM, que se chocam contra o minério,</p><p>lançando-os contra placas fixas localizadas dentro da câmara de britagem. Veja como isso acontece</p><p>na Figura 66!</p><p>Esse tipo de britador é utilizado na fragmentação de minérios friáveis, pois a fragmentação de materiais</p><p>abrasivos poderia danificar os martelos em seu interior. Isso tornaria o processo bastante oneroso por cau-</p><p>sa da dificuldade de manutenção, devido à forma do equipamento e dificuldade de se chegar até as peças.</p><p>O mecanismo predominante nesses equipamentos é o impacto, o que faz merecer o seu nome. Devido</p><p>ao pequeno porte dos britadores de impacto, a granulometria da alimentação fica entre 0,2 a 0,8 metros,</p><p>obtendo graus de redução de até 10:1.</p><p>Figura 66 - Britador de impacto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>6 BRITAGEM 99</p><p>Britador de rolos</p><p>No britador de rolos, a cominuição é realizada por um rolo dentado ou liso que gira de encontro a uma</p><p>placa fixa ou de encontro a outro rolo, comprimindo o minério e, consequentemente, fragmentando-os.</p><p>Como os britadores de impactos, esse equipamento também é utilizado para a fragmentação de materiais</p><p>friáveis e pouco abrasivos.</p><p>A granulometria da alimentação também é um aspecto de restrição, ficando no intervalo de 0,10 a</p><p>0,3 m, por causa do seu método de fragmentação. Para receber grandes blocos de rocha, seria necessária</p><p>uma longa distância entre os rolos, o que inviabiliza a fragmentação.</p><p>Devido à baixa granulometria da alimentação desses equipamentos, são gerados baixos graus de</p><p>redução, na maioria das vezes ficando entre 2:1 a 4:1.</p><p>A Figura 67 mostra um britador de rolos dentado e um britador de rolos lisos de laboratório.</p><p>Figura 67 - Britador de rolos dentado (esquerdo), britador de rolos lisos de laboratório (direito)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Aumente seus conhecimentos sobre os britadores, lendo o livro: CHAVES, Arthur</p><p>Pinto; PERES, Antônio Eduardo Clack . Britagem, Peneiramento e Moagem. 5 ed. São</p><p>Paulo: Oficina dos Textos, 2012. v. 3. pg 7-131.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>6.4 VARIÁVEIS DE CONTROLE DE PROCESSOS OPERACIONAIS</p><p>O controle operacional dos britadores está diretamente ligado a sua capacidade de produção e o seu</p><p>grau de redução. Observe o Quadro 9. Geralmente, os fabricantes de britadores disponibilizam vários mo-</p><p>delos de uma mesma linha, com uma ampla faixa de produção.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS100</p><p>CAPACIDADE EM T/H (MATERIAL DE DENSIDADE APARENTE DE 1,6 t/m3)</p><p>BRITADOR DE MANDÍBULAS</p><p>MODELO</p><p>ABERTURA DE SAÍDA - POSIÇÃO FECHADA APF- mm- (pol)</p><p>6(1/4”) 12(1/2”) 20(3/4”) 30(1 3/16”) 40(1 5/8”) 50(2”) 75(3”) 100(4”) 125(5”) 150(6”)</p><p>R102 2-3 3-5 5-7 6-8 8-10</p><p>R103 8-10 9-13 14-16 17-22</p><p>R104 12-16 16-20 20-25 25-33</p><p>R105 25-35 35-45 45-55 55-66 70-90</p><p>R106 6-8 10-13 13-18 19-26</p><p>R107 25-33 28-36 40-50 60-76 75-95</p><p>R108 65-85 87-124 118-153 157-200 190-250 210-270</p><p>Quadro 9 - Capacidade de produção de britadores de mandíbulas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Imagine que você precisa adquirir um</p><p>britador para processar de 80 a 150 tonelada / hora. Qual britador</p><p>seria escolhido dentre os modelos do Quadro 9? Sim, isso mesmo! O modelo R108.</p><p>É claro que um circuito de britagem pode sofrer mudanças em relação a sua capacidade de produção,</p><p>por isso os britadores têm uma alta faixa de produção. Veja o exemplo do britador R108. Ele pode processar</p><p>até 270 t/h. Basta aumentar o APF do britador, conforme o Quadro 9.</p><p>Então, quanto maior o APF, maior será a produção, certo? Mas quanto maior o APF, menor o grau de</p><p>redução do britador, pois ele ficará com as mandíbulas mais abertas.</p><p>No dimensionamento de circuitos de britagem, você terá que balancear a produção e o grau de redução</p><p>para maximizar a produção e obter um produto britado com granulometria adequada.</p><p>Como podemos relacionar o APF com a faixa granulométrica do produto britado? Igualmente à capaci-</p><p>dade de produção, os fornecedores também disponibilizam esses dados. Veja a Figura 68.</p><p>1</p><p>100</p><p>90</p><p>80</p><p>70</p><p>60</p><p>50</p><p>40</p><p>30</p><p>20</p><p>15</p><p>10</p><p>8</p><p>6</p><p>4</p><p>2</p><p>100%</p><p>90</p><p>80</p><p>70</p><p>60</p><p>50</p><p>40</p><p>30</p><p>20</p><p>15</p><p>10</p><p>8</p><p>6</p><p>4</p><p>2</p><p>2 4 6 10 12 16 20 30 40 60 100 200 300 400 1000mm3</p><p>1 2 4 6 10 12 16 20 30 40 60 100 200 300 mm3</p><p>75</p><p>125</p><p>50</p><p>6</p><p>12 20</p><p>30</p><p>100 150</p><p>75</p><p>125 Curvas granulométricas em função da APF</p><p>50</p><p>6</p><p>12 20</p><p>30</p><p>100 150</p><p>Figura 68 - Curvas granulométricas em função da APF</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>6 BRITAGEM 101</p><p>As curvas 6 a 150 se referem aos APFs do britadores em (mm). O eixo horizontal representa o tamanho</p><p>das partículas no produto britado; e o eixo vertical a % passante14.</p><p>O Quadro 10 demonstra a movimentação dos APFs dos britadores. Como vimos, essa variável irá deter-</p><p>minar a faixa granulométrica do produto britado. Na maioria dos britadores, é possível variar esse parâme-</p><p>tro durante a operação sem interromper a produção.</p><p>BRITADOR APF INICIAL APF FINAL</p><p>Britador de mandíbulas</p><p>Britador giratório</p><p>Britador cônico</p><p>Britado de impacto</p><p>Britador de rolos</p><p>Quadro 10 - Variação dos APFs dos britadores</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>14 % passante: refere-se à quantidade em percentagem de material que passar em um determinado tamanho ou faixa granumétrica.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS102</p><p>Além da mineração, os britadores são utilizados em outras áreas industriais, como</p><p>siderúrgicas, recicladoras de variados materiais, produtoras de papel e celulose,</p><p>petroquímicas, dentre outras. Onde há necessidade de fragmentação de grandes</p><p>massas de sólidos, os britadores estão presentes.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Construtora reutiliza material extraído ao longo de duplicação de rodovia com utilização de</p><p>circuito de britagem</p><p>A construtora Multistrada Ltda. está realizando a duplicação da rodovia 150 no estado de Minas</p><p>Gerais. Por se tratar de uma região montanhosa, ao longo do traçado, é necessária a implosão de</p><p>grandes rochas. A movimentação desse material na rodovia gera um alto custo de produção para</p><p>a construtora, além de causar um transtorno para os motoristas, pois é preciso muitas vezes parar</p><p>o trânsito de veículos.</p><p>Uma criativa e rentável solução para esse problema foi sugerida pela equipa técnica da empresa: a</p><p>aplicação de um circuito móvel de britagem na obra. Assim se evitaria o custo de deslocamento dos</p><p>grandes blocos de rochas ao longo da rodovia, além de produzir britas de várias granulometrias,</p><p>material com alto valor de mercado para a construção civil.</p><p>O técnico Hiago Garcia, responsável pela implantação do projeto, diz: “a aplicação do circuito</p><p>móvel de britagem foi um sucesso, pois trata-se de equipamentos de baixo custo de operação e</p><p>locomoção. A venda do material britado cobre todos os gastos de implementação e operação dos</p><p>britadores e geram uma renda extra ao nosso empreendimento”.</p><p>O circuito é composto por dois britadores: um conjunto de correias transportadoras e peneiras</p><p>para a separação granulométrica do material, otimizando a produção da obra. “O circuito de</p><p>britagem contribui para a segurança dos operadores, já que se evita a locomoção de grandes</p><p>massas de rochas”, afirma Garcia.</p><p>6 BRITAGEM 103</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, você conheceu o processo de britagem e suas principais características, os tipos</p><p>de circuitos utilizados na mineração, os tipos e modelos de britadores usados na fragmentação</p><p>de minérios e as principais variáveis desse processo.</p><p>Vimos que a britagem é uma operação unitária determinante para o sucesso operacional do</p><p>processamento mineral, uma vez que está presente na maioria das usinas de tratamento de</p><p>minérios do país.</p><p>No próximo capítulo, estudaremos a moagem, etapa final da cominuição de minérios.</p><p>Vamos em busca de mais conhecimentos?</p><p>7</p><p>Moagem</p><p>Até aqui, percorremos um caminho de muito aprendizado. Estudamos as principais caracte-</p><p>rísticas do tratamento de minérios, a amostragem, o balanço de massas, a teoria da cominuição</p><p>de minérios e a primeira operação unitária do processamento mineral, a britagem.</p><p>Neste capítulo, você estudará a moagem, última etapa da cominuição. Abordaremos os</p><p>seguintes assuntos:</p><p>• A moagem e suas características;</p><p>• Os tipos de circuito de moagem (primária e secundária);</p><p>• Tipos de moinhos;</p><p>• As variáveis do processo de moagem;</p><p>• Os insumos (corpos moedores, revestimento e energia elétrica).</p><p>Ao final de seus estudos, você será capaz de atuar na área da moagem e realizar estudos e</p><p>melhorias no processo de fragmentação de minérios. Então, vamos lá!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS106</p><p>7.1 CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS</p><p>A fragmentação de minérios é uma das áreas de maior estudo e investimento nas usinas de tratamento</p><p>de minérios, devido ao seu alto consumo enérgico e à importância da granulometria para as próximas</p><p>operações unitárias.</p><p>Neste capítulo, concluiremos a etapa de fragmentação dos minérios e conheceremos o último estágio</p><p>do processo de cominuição, a moagem.</p><p>Na Figura 69, visualizamos as duas etapas da cominuição: britagem e moagem.</p><p>Cominuição Britagem</p><p>Moagem</p><p>Figura 69 - Cominuição de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na moagem, as partículas são reduzidas pela combinação dos mecanismos de fragmentação, que es-</p><p>tudamos no capítulo de cominuição, você se lembra? Isso mesmo, impacto, compressão e cisalhamento.</p><p>As partículas são reduzidas a um tamanho adequado à liberação do mineral-minério nos processos de</p><p>concentração.</p><p>Cada minério tem uma granulometria adequada para ser processada por meio de concentração, cha-</p><p>mada de malha ótima, ou seja, o tamanho ideal para se separar o mineral-minério da ganga.</p><p>Mas fique atento, alguns minérios não passam pela etapa de concentração. Nesse caso, a malha ótima</p><p>é a granulometria que o mercado consumidor exige. Você se lembra do caso do tamanho das britas que</p><p>estudamos no capítulo Fundamento do tratamento de minério?</p><p>Esse é um dos motivos da importância da moagem no processamento mineral, pois ela determina a</p><p>malha ótima, por se tratar da última operação de fragmentação. Mas o que acontece nos casos em que não</p><p>obtemos essa granulometria ideal?</p><p>Chamamos de submoagem quando a fragmentação não atinge o tamanho ideal. Nesse caso, acontece</p><p>a liberação parcial de minério útil, ocasionando a recuperação parcial do mineral útil e a baixa razão de</p><p>enriquecimento, inviabilizando os processos de concentração.</p><p>7 MOAGEM 107</p><p>E quando a moagem é excessiva? Em outras palavras, a fragmentação atingiu uma granulometria</p><p>menor que a malha ótima. Essa situação é chamada de sobremoagem. Ela não é desejada, pois reduz o</p><p>tamanho das partículas desnecessariamente, acarretando um maior consumo de energia e perdas no</p><p>processo de concentração.</p><p>Lembrando que, na prática, não é necessário que 100% do material esteja em conformidade com um</p><p>determinado tamanho. Geralmente, as mineradoras utilizam um parâmetro de P80 ou P90, ou seja, 80% ou</p><p>90% da massa do material analisado.</p><p>Cada minério tem uma malha ótima. Vários fatores são levados em conta, como a porosidade, resis-</p><p>tência mecânica, teores de mineral-minério, ganga minério e o processo de concentração que vai ser</p><p>aplicado nesse minério.</p><p>Ficou</p><p>claro para você? A Figura 70 apresenta um exemplo prático de moagem de minério de ouro</p><p>sulfetado, que geralmente tem malha ótima de 74μ.</p><p>Sobremoagem</p><p>Malha ótima</p><p>Submoagem</p><p>53µ</p><p>74µ</p><p>104µ</p><p>Figura 70 - Cominuição de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O processo de moagem pode ser realizado a seco ou, na maioria das vezes, a úmido (minério + água).</p><p>Só utilizamos o método a seco em situações nas quais o minério reage com água, como por exemplo, o</p><p>talco, pois o processo a úmido é o mais econômico e adequado às próximas etapas do tratamento.</p><p>O minério é misturado na entrada dos moinhos com água, formando uma polpa mineral, normalmente</p><p>com 30% a 50% de sólidos.</p><p>Existem vários equipamentos de moagem disponíveis no mercado. O mais utilizado pelas mineradoras</p><p>são os moinhos tubulares rotativos. A Figura 71 demonstra os principais componentes desse modelo de</p><p>moinho. Vamos conhecê-los?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS108</p><p>Alimentação</p><p>Revestimento</p><p>Carcaça</p><p>Corpos Moedores</p><p>Mancal</p><p>Saída de</p><p>Produto</p><p>Reforço</p><p>Sistema de acionamento</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 71 - Moinho rotativo de bolas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Os moinhos rotativos têm formato cilíndrico e são constituídos de duas aberturas em suas extremida-</p><p>des: em uma o minério é alimentado; e na outra sai o produto (minério cominuído).</p><p>Como o minério é fragmentado no interior do equipamento?</p><p>A fragmentação do minério ocorre pelo movimento circular do moinho, fazendo com que aconteça a</p><p>queda, compressão e o atrito dos corpos moedores sobre a polpa de minério.</p><p>Os corpos moedores transformam a energia cinética em energia de quebra e são feitos, na sua gran-</p><p>de maioria, de materiais metálicos, como o aço e ferro fundido em várias formas: bolas, barras, cylpebs,</p><p>ballpebs, materiais naturais, como fragmentos do próprio minério ou outros minerais, dentre outras.</p><p>Conheça algumas formas de corpos moedores na Figura 72.</p><p>BOLAS BARRAS</p><p>CYLPEBS BALLPEBS</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 72 - Principais formas dos corpos moedores</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>7 MOAGEM 109</p><p>A rotação do moinho faz com que a carga moedora seja elevada ao longo da carcaça no sentido de giro</p><p>até uma altura em que é atingido o equilíbrio dinâmico entre as forças da gravidade e centrífuga.</p><p>Você já teve a oportunidade de ver um número do globo da morte em algum evento? É preciso ter muita</p><p>coragem, não é mesmo? Mas os motociclistas estão assegurados pela física. O segredo desse número está na</p><p>velocidade das motos. Ao atingirem uma certa velocidade, a força centrífuga se torna maior que a força da</p><p>gravidade e consequentemente as motos ficam “presas” no globo, percorrendo uma trajetória circular.</p><p>Para que ocorra a queda dos corpos moedores, é necessário que a força da gravidade seja maior que a</p><p>força da centrífuga. No momento em que isso ocorre, os corpos moedores passam a seguir uma trajetória</p><p>parabólica, conforme a Figura 73.</p><p>Tragetória parabólica Tragetória circular</p><p>Figura 73 - Trajetória parabólica X circular</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Como no globo da morte, a velocidade é a principal variável entre a trajetória parabólica e circular.</p><p>No campo do tratamento de minérios, chamamos de velocidade crítica o ponto de mudança da trajetória</p><p>circular para a parabólica.</p><p>Na prática, operamos o moinho com 40% a 80% da velocidade crítica. Para determinamos esse</p><p>parâmetro, utilizamos a seguinte fórmula:</p><p>NC =</p><p>42,3</p><p>D</p><p>Sendo que,</p><p>NC: Velocidade crítica (RPM)</p><p>D: Diâmetro interno do moinho (m)</p><p>A velocidade de rotação abaixo da velocidade crítica, chamada muitas vezes de velocidade de trabalho,</p><p>proporciona dois tipos de movimentos: cascata ou catarata. Vamos conhecê-los, observando a Figura 74.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS110</p><p>Moagem em regime de catarata Moagem em regime de cascata</p><p>Se</p><p>nt</p><p>id</p><p>o</p><p>de</p><p>ro</p><p>taç</p><p>ão</p><p>Se</p><p>nt</p><p>id</p><p>o</p><p>de</p><p>ro</p><p>taç</p><p>ão</p><p>Figura 74 - Regimes catarata e cascata</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na moagem catarata, a alta velocidade do moinho carrega os corpos moedores até uma posição bem</p><p>elevada, fazendo com que os corpos moedores caiam uns sobre os outros e sobre a polpa mineral, pro-</p><p>porcionando a cominuição predominantemente por impacto. Esse regime é ideal para a fragmentação de</p><p>material grosseiro e para evitar a produção de finos.</p><p>No caso da moagem em catarata, a velocidade baixa do moinho faz com que os corpos moedores, ao al-</p><p>cançarem uma determinada altura, rolem uns sobre os outros, ocasionando uma moagem por compressão</p><p>e atrito. Esse regime é adequado para obtenção de um produto com granulometria fina.</p><p>Veja a Figura 75 que mostra a área de cominuição no regime cascata, com a predominância do mecanis-</p><p>mo de cisalhamento (zonas A e B) e área do regime de catarata, formado pela zona C e Zona D, chamada de</p><p>pé da catarata, onde acontece a fragmentação por impacto.</p><p>REGIÃO ONDE A</p><p>AÇÃO CENTRÍFUGA</p><p>NEUTRALIZAO PESO</p><p>ZONA DE MAIOR MOAGEM</p><p>(A E B)</p><p>A - ÁREA DE CISALHAMENTO</p><p>B - ÁREA DE QUEDA</p><p>CATARATA</p><p>ZONA DE IMPACTO</p><p>NÃO</p><p>MOAGEMC</p><p>D</p><p>Figura 75 - Perfil dos regimes catarata e cascata</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>7 MOAGEM 111</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>O principal ensaio utilizado no campo da moagem é a curva de moagem. Conheça a</p><p>sua normalização, consultando o livro. SAMPAIO, J. A.; FRANÇA, S. C. A.; BRAGA, P. F. A.</p><p>Tratamento de Minérios: práticas laboratoriais. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2007.</p><p>p. 169-176. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/livros></p><p>7.2 MOAGEM PRIMÁRIA E SECUNDÁRIA</p><p>O processo de moagem é realizado de forma estagiada em circuitos contendo moagem primária e</p><p>secundária e, em alguns casos, a terciária. Dificilmente, um só equipamento atinge o grau de redução</p><p>exigido no processo.</p><p>Você se lembra dos tipos de circuitos de britagem? Na moagem, também temos 3 tipos de circuitos,</p><p>conforme podemos ver no Quadro 11. No próximo capítulo, iremos conhecer esses equipamentos!</p><p>TIPOS DE CIRCUITOS UTILIZADOS NA MOAGEM</p><p>Circuito aberto Circuito fechado Circuito fechado reverso</p><p>Alimentação</p><p>Produto</p><p>Alimentação</p><p>Carga Circulante</p><p>Produto</p><p>Carga Circulante</p><p>Alimentação</p><p>Produto</p><p>Quadro 11 - Tipos de circuitos utilizados na moagem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na moagem primária, utilizamos equipamentos de grande porte para realizar a moagem grosseira</p><p>do minério, por exemplo, moinhos tubulares SAG (semiautógena), AG (autógena), de barras ou grandes</p><p>moinhos de bolas.</p><p>Os moinhos AG e SAG utilizam, respectivamente, fragmento do próprio minério ou mistura de fragmen-</p><p>tos e bolas como corpos moedores. No item 7.3, conheceremos com mais detalhes esses equipamentos.</p><p>Na grande maioria das usinas de tratamento de minérios, são utilizados os moinhos de bolas no cir-</p><p>cuito de moagem secundária, por se tratarem de equipamentos altamente eficientes e com alto grau de</p><p>redução. No caso de circuitos terciários, são usados moinhos com baixa taxa de produção, se comparado</p><p>com os moinhos convencionais, e alto grau de redução, como exemplo, os moinhos verticais.</p><p>A Figura 76 demonstra um circuito de moagem, contendo um moinho SAG na moagem primária, e moi-</p><p>nho de bolas na secundária, além de equipamentos de classificação granulométrica e de operações auxilia-</p><p>res. Esse tipo de circuito é muito comum nas usinas brasileiras, pois são altamente eficientes e produtivos.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS112</p><p>Moagem</p><p>Primária</p><p>Caixa de</p><p>polpas</p><p>Moagem</p><p>Secundária</p><p>Produto final com</p><p>granulometria adequada</p><p>Adição</p><p>de Água</p><p>Adição</p><p>de Água</p><p>Peneira</p><p>Classificatória</p><p>Peneira</p><p>Classificatória</p><p>Hidrociclone</p><p>Alimentação</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 76 - Circuito de moagem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>7.3 TIPOS DE MOINHOS</p><p>A moagem é uma das operações unitárias que recebe maior investimento no processamento mineral e</p><p>é tema de pesquisa de vários institutos e universidades. Para realizá-la, é preciso escolher adequadamente</p><p>o tipo de moinho. Essa escolha dependerá de vários fatores, como: taxa de produção, resistência e compo-</p><p>sição química do minério, dentre outros.</p><p>Os tipos mais utilizados pelas mineradoras são os moinhos rotativos</p><p>tubulares, que são:</p><p>• Moinho de bolas;</p><p>• Moinho de barras;</p><p>• Moinho AG e SAG.</p><p>Além dos moinhos rotativos, iremos conhecer também:</p><p>• Moinho vertical;</p><p>• Moinho vibratório;</p><p>• Moinho de rolos.</p><p>Preparado para descobrir mais detalhes desses equipamentos?</p><p>Vamos em frente!</p><p>Moinhos rotativos</p><p>O tamanho dos moinhos rotativos é expresso por suas dimensões internas (diâmetro e comprimento),</p><p>por exemplo, 22’ X 29’ é o tamanho de um moinho. O primeiro número se refere ao diâmetro; e o segundo,</p><p>ao comprimento. Mas fique atento! Na maioria das vezes, é utilizada a unidade pés15 para expressar o</p><p>tamanho dos moinhos.</p><p>15 Pés: unidade de medida de comprimento muito utilizada na América do Norte e Reino Unido, que corresponde a 0,3048 metros,</p><p>ou seja, doze polegadas. A representação dessa unidade de medida é ft ou o símbolo’ .</p><p>7 MOAGEM 113</p><p>A carcaça desses equipamentos é feita de aço e constituída de vários furos para a fixação de parafusos</p><p>que irão prender o revestimento na parte interna do equipamento. O revestimento tem formato ondulado</p><p>e é formado por várias placas para facilitar a manutenção, pois, elas são trocadas durante a manutenção</p><p>desses equipamentos.</p><p>Esse revestimento, formado por várias placas, protege a carcaça contra desgaste e reduz o escorrega-</p><p>mento entre a carga de corpos moedores e a parede interna do moinho. Por isso, o seu formato é ondulado</p><p>(Figura 77).</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 77 - Carcaça e revestimento dos moinhos rotativos</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O tipo de alimentação dos moinhos dependerá do circuito de moagem utilizado (circuito aberto ou</p><p>fechado), granulometria do minério, taxa de alimentação e se a moagem será realizada a seco ou via</p><p>úmida. Basicamente, usamos três tipos de sistemas de alimentação de moinhos.</p><p>O alimentador em tubo (spout feeder) é o mais simples e utilizado pelas mineradoras que pro-</p><p>cessam minério a úmido. Nesse sistema, a polpa mineral é alimentada por gravidade por meio de um</p><p>chute cilíndrico ou elíptico, com extremidade na abertura do moinho.</p><p>O sistema drum feeder funciona a úmido ou a seco. A alimentação é realizada por tambor com uma</p><p>espiral interna que transporta o minério ou polpa mineral para dentro do equipamento.</p><p>O alimentador scoop feeder, chamado também de “bico de papagaio”, é indicado para circuitos fe-</p><p>chados com classificador espiral. A alimentação é realizada pelo giro do alimentador que “pesca” a polpa</p><p>mineral.</p><p>Conheça esses três tipos de sistemas de alimentação de moinhos na Figura 78.</p><p>Spout feeder Scoop feederDrum feeder</p><p>Figura 78 - Sistema de alimentação de moagem</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS114</p><p>O minério é cominuído por um certo tempo e, em seguida, é descarregado pela extremidade oposta à</p><p>alimentação. O tempo de residência do minério no interior do moinho dependerá basicamente do tipo de</p><p>equipamento, características do minério e grau de redução a ser alcançado.</p><p>Os principais sistemas de descargas utilizados nos moinhos rotativos são:</p><p>O método descarga por overflow, exclusivo da moagem a úmido, pode ser aplicado tanto em moinhos</p><p>de bolas, como de barras. Nesse método, a polpa mineral flui pelo equipamento e, depois, é descarregada</p><p>na extremidade oposta do moinho, motivada pelo maior diâmetro do bocal de saída, causando uma dife-</p><p>rença de nível entre as duas extremidades. Esse método é o mais utilizado pelas mineradoras e é ideal para</p><p>moagem fina e com alto grau de redução.</p><p>A descarga por diafragma é utilizada exclusivamente pelos moinhos de bolas. O diafragma está locali-</p><p>zado a uma pequena distância do ponto de saída do moinho, no qual é constituído de um disco crivado, ou</p><p>seja, perfurado para que o minério com uma determinada granulometria possa passar entre ele e ser des-</p><p>carregado no bocal de saída. Esse método pode ser utilizado com o diafragma isolado ou compartimen-</p><p>tado. Ele usa um diafragma intermediário, que divide o moinho em dois estágios de moagem: a primeira,</p><p>uma espécie de pré-moagem; e a segunda, uma moagem final.</p><p>Os moinhos que utilizam o método de descarga periférica são constituídos de um rasgo (conjunto</p><p>de furos) em sua extremidade de saída para que seja descarregado o produto moído. Esse tipo é utilizado</p><p>nos moinhos de barras e uma de suas principais características é o baixo tempo de residência e de volume</p><p>ocupado pelo minério.</p><p>O método de descarga periférica pode ser aplicado de duas maneiras: no primeiro, o rasgo é localizado</p><p>na extremidade de saída; e, no outro, o rasgo é localizado no meio do moinho, no qual a sua alimentação é</p><p>realizada pelos dois bocais do equipamento.</p><p>O Quadro 12 demonstra resumidamente os sistemas de descargas de moinhos tubulares.</p><p>SISTEMAS DE DESCARGAS DE MOINHOS TUBULARES</p><p>Overflow Diafragma Compartimentado Periférica de topo Periférica central</p><p>Moinho de bolas/barras Moinho de bolas Moinho de bolas Moinho de barras Moinho de barras</p><p>Quadro 12 - Sistemas de descargas de moinhos tubulares</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Moinho de bolas</p><p>Utiliza bolas de aço fundido ou forjado, ferro fundido, cylpebs ou ballpebs como corpos moedores.</p><p>Seu comprimento útil é geralmente menor que o dobro do diâmetro, operando, na maioria das vezes, em</p><p>circuito fechado. Moinhos de bolas longos com relação L/D (Largura/Diâmetro) de 3 a 5 são geralmente</p><p>compartimentados, sendo que, em cada compartimento, utilizam bolas com diâmetros diferentes.</p><p>Alimentação (F80) recomendada para esse equipamento é < 12,4 mm, obtendo um produto com granu-</p><p>lometria de 100 a 325 mesh.</p><p>Você sabe o que é mesh?</p><p>7 MOAGEM 115</p><p>Mesh (#) é uma unidade métrica muito utilizada na determinação granulométrica de materiais na mi-</p><p>neração, que expressa o número de aberturas existentes em peneiras de classificação granulométrica por</p><p>polegada linear. No próximo capítulo, conheceremos mais detalhes sobre essa unidade! Não perca!</p><p>A Figura 79 mostra um moinho de bolas: instalado no setor de moagem em uma usina de tratamento</p><p>de minérios.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Th</p><p>om</p><p>as</p><p>_M</p><p>oo</p><p>re</p><p>Figura 79 - Moinho rotativo</p><p>O Quadro 13 apresenta as principais características do moinho de bolas.</p><p>PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO MOINHO DE BOLAS</p><p>Arranjo da descarga</p><p>Overflow Diafragma Compartimentado</p><p>Processo de moagem Via úmida Seco ou úmido Seco ou úmido</p><p>Circuito Fechado Fechado Fechado ou aberto</p><p>Granulometria típica do produto 200 #</p><p>Vu: 100 #</p><p>Vs: 325 #</p><p>150# a 325#</p><p>Tamanho máximo da alimentação 10 a 14 # <1/2” <1/2”</p><p>Relação L / D 1 – 1,5: 1 1 – 1,5: 1</p><p>Circ. A 3,5-5: 1</p><p>Circ. F 2,5-3,5:1</p><p>Volume de carga 40 - 45% 35 - 50% 30 - 50%</p><p>% da velocidade crítica 65 - 70 68 - 78</p><p>VU: 65% - 70%</p><p>VS: 70% - 78%</p><p>Quadro 13 - Características do moinho de bolas</p><p>Legenda: Vu: via úmida; Vs: via seca; Circ. A: circuito aberto; Cir. F: circuito fechado</p><p>Fonte: BERALDO, 1987.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS116</p><p>Moinho de barras</p><p>Utiliza barras de aço cilíndricas como carga moedora. É aplicado em circuitos abertos de moagem</p><p>inicial. Sua relação de comprimento/diâmetro é usualmente > 1,25:1, recebendo uma alimentação de</p><p>38,1 a 12,5 mm e gerando um produto de 4,76 a 0,5mm.</p><p>O Quadro 14 apresenta as principais características do moinho de barras.</p><p>PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO MOINHO DE BARRAS</p><p>Arranjo da descarga</p><p>Overflow Periférica de topo Periférica central</p><p>Processo de moagem Via úmida Seco ou úmido Seco ou úmido</p><p>Taxa de redução máxima 15-20:1 12-15:1 4-8:1</p><p>Granulometria típica do produto 10 a 35 # 4 a 12 # 3 a 6 #</p><p>Capacidade Normal Normal Dupla</p><p>% da velocidade crítica 60 - 65 65 - 70 65 – 70</p><p>Quadro 14 - Características do moinho de barras</p><p>Fonte: BERALDO, 1987.</p><p>Moinho AG e SAG</p><p>Os moinhos autógenos16 (AG) e semiautógenos (SAG) utilizam o próprio minério como corpos mo-</p><p>edores. No caso do SAG, são utilizados 10 a 15% de bolas de grande diâmetro para compor a carga</p><p>moedora. Ambos são adotados em circuitos de pré-moagem ou moagem primária e geralmente são</p><p>operados a úmido.</p><p>Outra característica marcante desses equipamentos é a grande diferença de tamanho</p><p>do diâmetro e</p><p>seu comprimento, geralmente 1:1 a 3:1.</p><p>Devemos observar também o volume de carga desses moinhos, pois a densidade do minério é mais</p><p>baixa que os corpos moedores convencionais. Por isso, necessitam de maiores volumes e/ou maiores velo-</p><p>cidades que os moinhos convencionais, sendo que a percentagem de enchimento de carga está entre 25 a</p><p>35% do volume do moinho e sua velocidade de trabalho é de 70 a 80% da velocidade crítica.</p><p>Esses equipamentos utilizam grelhas como sistema de descarga, similar aos diafragmas dos moinhos de</p><p>bolas e revestimentos tipo placa e barra elevatória, por causa do seu grande diâmetro.</p><p>Os moinhos SAG são os mais utilizados pelas mineradoras, pois reduzem o custo de corpos moedores e</p><p>eliminam alguns estágios de britagem, conforme podemos observar na Figura 80.</p><p>16 Autógeno: junção de duas palavras de origem grega, (autos = próprio) e (genos= produção), ou seja, própria produção, em nosso</p><p>caso, moagem própria.</p><p>7 MOAGEM 117</p><p>Peneira</p><p>Britador</p><p>Cônico</p><p>Caixa de polpa</p><p>2 Moinhos de Bolas</p><p>22’ x 29’</p><p>1 Moinho SAG</p><p>38’ x 19’</p><p>Ciclones</p><p>Bomba de polpa</p><p>saída de produto com</p><p>granulometria adequada</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 80 - Moinho SAG (esquerda) Fluxograma de cominuição contendo o moinho SAG (direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Moinho vertical</p><p>Utilizado na moagem de material abaixo de ¼”, gera um minério moído com granulometria de 2 a 74 µm</p><p>ou ainda mais finos. Muito empregado em moagem fina e remoagem de vários tipos de minérios.</p><p>Vamos ver como ele funciona?</p><p>A polpa mineral e os corpos moedores são alimentados separadamente na parte superior do moinho e</p><p>direcionados para a câmara de moagem. Nela se encontra uma hélice revestida que gira em altas rotações,</p><p>que mantêm a polpa em suspensão e fragmenta o minério e os corpos moedores.</p><p>O material cominuído em suspensão transborda para fora da câmara do moinho e se deposita num</p><p>tanque. Ele realiza a separação granulométrica do material em dois fluxos: o produto, minério com granu-</p><p>lometria adequada; e o minério, com tamanho maior que o adequado, chamado de fluxo de reciclagem.</p><p>O fluxo de reciclagem retorna à câmara de moagem do moinho para que novamente seja fragmentado.</p><p>As principais vantagens desse equipamento em relação aos moinhos convencionais são:</p><p>• Maior aproveitamento da energia com menor geração de ruído;</p><p>• Menores custos operacionais;</p><p>• Menores custos de instalação e menos tempo de parada para manutenção;</p><p>• Menos espaço no leiaute da usina.</p><p>Na Figura 81, conheça todas as partes de um moinho vertical.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS118</p><p>Calha de alimentação</p><p>Bocal de</p><p>alimentação</p><p>de bolas</p><p>Porta de acesso</p><p>Revestimento</p><p>Magnético</p><p>Parafuso com</p><p>Revestimento</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 81 - Moinho vertical</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Os moinhos são equipamentos que têm o maior consumo enérgico no circuito</p><p>de tratamento de minérios. Alguns modelos consomem a mesma quantidade de</p><p>energia elétrica que cidades de médio porte.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>7.4 VARIÁVEIS DE CONTROLE DE PROCESSOS OPERACIONAIS</p><p>Como já estudamos, para que as próximas operações unitárias tenham sucesso operacional, é neces-</p><p>sário que o produto cominuído esteja dentro da faixa granulométrica planejada, ou seja, na malha ótima</p><p>preestabelecida.</p><p>Para se alcançar a malha ótima de moagem com o menor tempo possível e com custo de produção mi-</p><p>nimizada, devemos conhecer as variáveis de controle operacionais da moagem. Preparado para estudá-las?</p><p>Velocidade crítica</p><p>Já conhecemos essa variável, você lembra?</p><p>A velocidade crítica é a velocidade rotacional que determina o ponto de mudança da trajetória circular</p><p>para a parabólica da carga dentro do moinho. Vimos também que, para acontecer o processo eficiente de</p><p>moagem, é preciso que a carga interna do moinho tenha uma trajetória parabólica, consequentemente a</p><p>velocidade de moagem sempre será menor que a velocidade crítica.</p><p>A velocidade critica é facilmente calculada, já conhecemos a fórmula, certo? A partir da determinação</p><p>dessa variável, iremos estipular a velocidade de moagem, chamada também de velocidade de trabalho.</p><p>7 MOAGEM 119</p><p>A velocidade de trabalho determinará o regime de moagem (catarata ou cascata), que será fundamen-</p><p>tal na granulometria do produto cominuído. Na prática operacional, realizamos um balanço entre a veloci-</p><p>dade de trabalho e a granulometria (malha ótima) a ser alcançada.</p><p>Taxa de enchimento</p><p>É a percentagem do volume do equipamento ocupado pelos corpos moedores, incluindo espaços va-</p><p>zios entre eles. A maioria das usinas trabalha com 15 a 40% de enchimento.</p><p>A Figura 82 demonstra a relação entre a velocidade do moinho e a taxa de enchimento nos regimes de</p><p>moagem. Você consegue interpretar os regimes catarata e cascata nesta imagem?</p><p>%</p><p>do</p><p>v</p><p>ol</p><p>um</p><p>e</p><p>de</p><p>c</p><p>ar</p><p>ga</p><p>Velocidade do moinho (% da velocidade crítica)</p><p>10</p><p>20</p><p>30</p><p>40</p><p>20 40 60 70 80 90</p><p>Figura 82 - Efeitos da taxa de enchimento e velocidade do moinho nos regimes de moagem</p><p>Fonte: TRELLEBORG, [20--].</p><p>Percentagem (%) de sólidos</p><p>Vimos que os moinhos rotativos podem trabalhar a seco ou a úmido, porém o método de moagem mais</p><p>utilizado pelas mineradoras é o processo a úmido. A granulometria da alimentação e o tipo de equipamen-</p><p>to são os principais fatores que determinam a percentagem de sólidos na polpa mineral.</p><p>Quando utilizamos polpas minerais muito diluídas, tornamos o processo da moagem pouco eficiente,</p><p>pois ocorre a diminuição das colisões entre os corpos moedores e as partículas minerais, devido à baixa</p><p>superfície de contato. Outro aspecto negativo é o alto consumo de insumos de moagem, como exemplo,</p><p>os corpos moedores e o revestimento do moinho.</p><p>Por causa da dificuldade de contato entre os corpos moedores e o minério, consequentemente aumen-</p><p>tará o número de impactos entre os próprios corpos moedores e entre eles e o revestimento do moinho,</p><p>reduzindo a vida útil desses insumos.</p><p>Diminuindo a quantidade de água na polpa, ou seja, aumentando a percentagem de sólidos, há um</p><p>aumento na eficiência de moagem, aliada a uma redução no consumo de corpos moedores. Porém, esse</p><p>aumento tem um ponto crítico: a eficiência começa a decrescer novamente.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS120</p><p>Portanto, devemos realizar testes em escala piloto para determinar a percentagem de sólido ideal para</p><p>alcançar a malha ótima, maximizando a produção e com o menor custo de operação possível.</p><p>Tempo de Residência</p><p>Essa variável determinará o grau de redução do minério, pois quanto mais longo é o tempo de residên-</p><p>cia, mais fragmentado será o minério. Porém, devemos tomar cuidado para não termos altos custos com</p><p>energia elétrica e evitar a sobremoagem. Por isso, o tempo de residência tem que ser muito bem estudado</p><p>e controlado para ser exatamente o necessário para se obter a malha ótima.</p><p>O tempo de residência do minério nos moinhos é determinado por testes e estudos em laboratório. No</p><p>entanto, na prática, pode sofrer alterações no processo por influência de outras variáveis. Para analisar se o</p><p>tempo de residência está de acordo com o processo, devemos realizar amostragens regulares no produto</p><p>moído para certificar a granulometria do material.</p><p>7.5 CONTROLE DE INSUMOS</p><p>A moagem é a etapa que envolve o maior custo operacional de toda cadeia produtiva do processa-</p><p>mento mineral, por causa da demanda de energia elétrica e pelo desgaste dos equipamentos e insumos</p><p>utilizados na moagem dos minérios.</p><p>Ela pode representar 40% do custo total de operação da usina de tratamento de minérios, dos custos</p><p>envolvidos no desgaste da carga moedora e dos revestimentos.</p><p>Você se lembra do índice WI (Work Index) que conhecemos no capítulo de cominuição de minérios?</p><p>Esse índice representa o gasto energético para a fragmentação de minérios. Vale ressaltar que quanto</p><p>mais alto for esse índice, maior será o gasto com corpos moedores e revestimentos, visto que minérios com</p><p>WI altos são mais resistentes à fragmentação.</p><p>Corpos moedores</p><p>Durante o processo de</p><p>fragmentação por moagem, os corpos moedores perdem massa. Por isso, o moi-</p><p>nho precisa ser realimentado com carga moedora em intervalos regulares. Normalmente, a taxa de consu-</p><p>mo de corpos moedores é representada pelos seguintes fatores: consumo energético (g/kWh), tempo de</p><p>moagem (g/h) ou toneladas de minério moído (g/t).</p><p>Os principais motivos para o desgaste dos corpos moedores são: atrito (desgaste mecânico) entre os</p><p>próprios corpos moedores, minério e moinho, e o desgaste corrosivo, pois a maioria das polpas minerais</p><p>possui íons livres em solução capazes de acarretar a corrosão dos corpos moedores.</p><p>Afinal, o que podemos fazer para aumentar a vida útil dos corpos moedores e diminuir o custo opera-</p><p>cional de moagem?</p><p>7 MOAGEM 121</p><p>Primeiro, escolher corpos moedores de qualidade, tanto do aspecto químico como do físico. Corpos</p><p>moedores forjados são mais eficientes que os fundidos e os que têm elementos de liga, como o cromo, o</p><p>vanádio e outros elementos que aumentam a resistência ao desgaste mecânico e eletroquímico.</p><p>Também controlar as variáveis de processo que podem ocasionar o aumento de desgaste dos corpos moe-</p><p>dores, como granulometria da alimentação, percentagem de sólidos, tipo de regime de moagem, dentre outras.</p><p>Revestimentos</p><p>Aprendemos que o revestimento é um conjunto de placas metálicas ou poliméricas, parafusadas no</p><p>interior da carcaça do moinho. Entre o revestimento e a carcaça, há uma manta polimérica para reduzir o</p><p>impacto da moagem na carcaça.</p><p>Diferentemente dos corpos moedores, as placas que compõem o revestimento só podem ser substituí-</p><p>das com o equipamento totalmente parado.</p><p>Caso uma ou mais placas se danifiquem antes do tempo estimado de troca, ou seja, da manutenção</p><p>programada, o moinho deve ser desligado para uma manutenção corretiva. Geralmente, a vida útil do</p><p>revestimento é quantificada em horas de operação.</p><p>Para aumentar a vida útil do revestimento e evitar paradas não programadas no equipamento, é preciso</p><p>investir em revestimentos resistentes e com perfis que otimizem a moagem, além de controlar as variáveis</p><p>operacionais que influenciam o desgaste desse insumo.</p><p>Energia elétrica</p><p>Os moinhos são equipamentos com maior consumo de energia elétrica no circuito de tratamento de</p><p>minérios. O gasto de energia por tonelada de minério processado dependerá de vários fatores, como porte</p><p>do equipamento, tipo de minério e condições de operação.</p><p>É possível economizar energia elétrica na moagem?</p><p>Sim, primeiro devemos balancear e controlar as cargas de polpa e de corpos moedores no moinho, pois</p><p>quanto mais pesada a carga, mais energia será gasta no processo. É preciso também evitar a sobremoagem</p><p>e o consumo desnecessário de energia elétrica.</p><p>Devemos estar sempre alinhados à equipe de manutenção para manter o equipamento em ótima condição</p><p>de processo, já que distúrbios, como a lubrificação ineficiente, ocasiona maior consumo de energia elétrica.</p><p>Leia um dos livros mais importantes sobre moagem: BERALDO, J. L. Moagem de</p><p>minérios em moinhos tubulares. São Paulo: Edgard Blucher, 1987.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS122</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Moagem: uma etapa chave no tratamento de minérios</p><p>Os técnicos da planta de tratamento de minério da BR Ferros detectaram uma queda da recuperação</p><p>metalúrgica no processo de flotação do minério de ferro. Os últimos testes demonstraram uma</p><p>recuperação média de 88% em todo circuito, abaixo dos 94% estipulados para esse processo.</p><p>A partir dessa constatação, eles começaram averiguar as possíveis causas para a queda da</p><p>recuperação no circuito de flotação. Primeiro verificaram as condições de processo, como</p><p>eficiência dos equipamentos, características da polpa mineral (pH, % de sólidos, temperatura,</p><p>teores de mineral-minério e de ganga, presença de contaminantes, dentre outros), mas nenhuma</p><p>anormalidade foi detectada.</p><p>Então, os técnicos realizaram sucessivas amostragens nos fluxos das baterias de flotação em vários</p><p>intervalos de tempo. Em seguida, as amostras foram encaminhas para a equipe de laboratório da</p><p>empresa para a realização de testes.</p><p>Uma das hipóteses foi a dosagem errada de reagentes. Por isso, a equipe fez testes de flotação</p><p>em bancada com diferentes doses e marcas de reagentes, mas os resultados mostraram uma</p><p>recuperação metalúrgica de 90%, ou seja, pouco superior ao da usina, mas abaixo do estipulado</p><p>no processo.</p><p>Analisando os testes das amostras, o técnico de processos David Lima constatou que a</p><p>granulometria do material não estava adequada para o processo, apresentando um P78 < 100#,</p><p>ou seja, 78% do material estavam abaixo de 100 mesh. O ideal para a flotação de minério é no</p><p>mínimo 90%. Ele realizou mudanças operacionais na moagem e consequentemente o produto</p><p>moído voltou a granulometria de 91% < 100#.</p><p>A recuperação metalúrgica da flotação voltou aos patamares de 94% com o minério com</p><p>granulometria adequada. Elaborando seu relatório sobre os últimos problemas operacionais</p><p>enfrentados, Lima descreveu: “A cominuição é uma etapa chave no tratamento de minérios,</p><p>influenciando diretamente as operações unitárias de concentração e o rendimento da usina”.</p><p>7 MOAGEM 123</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, conhecemos o processo de moagem de minérios e suas características. Vimos que</p><p>ela é uma das áreas de maior estudo e investimento nas usinas de tratamento de minérios, sendo</p><p>fundamental para seu crescimento profissional.</p><p>Conhecemos ainda os tipos de circuito de moagem, modelos de moinhos, as variáveis de controle</p><p>de processos operacionais, além dos insumos gastos nessa operação unitária.</p><p>Em nosso próximo encontro, abordaremos a etapa de classificação granulométrica no tratamento</p><p>de minérios. Até lá!</p><p>8</p><p>Sistemas de classificação granulométrica</p><p>Em nossa caminhada pelo tratamento de minérios, você percebeu que a granulometria</p><p>é uma característica muito importante na eficiência operacional das operações unitárias do</p><p>processamento mineral e também na qualidade do produto final?</p><p>Neste capítulo, você conhecerá as duas operações unitárias responsáveis pela classificação</p><p>granulométrica no tratamento de minérios:</p><p>• Peneiramento;</p><p>• Classificação.</p><p>Ao final de seus estudos, você será capaz de interpretar as escalas granulométricas,</p><p>reconhecer os fluxos dos classificadores granulométricos e analisar o funcionamento dos</p><p>peneiradores e classificadores e suas principais variáveis.</p><p>Então, não perca tempo! Comece agora mesmo.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS126</p><p>8.1 PENEIRAMENTO</p><p>Você sabia que a granulometria é a característica fundamental para a eficiência do processamento mi-</p><p>neral e para a qualidade dos minérios comercializados pelas mineradoras?</p><p>A granulometria não é somente importante para mineração. Veja um exemplo em sua cozinha: vários pra-</p><p>tos dependem de uma granulometria uniforme e controlada de ingredientes para serem bonitos e gostosos.</p><p>Você gosta de tapioca? Hum... é uma delícia, não é? Esse prato é um dos exemplos de alimentos que se</p><p>tornam mais saborosos quando são preparados com uma farinha de qualidade, ou seja, bem fina. Logo,</p><p>utilizamos uma peneira para obtermos uma farinha com granulometria fina e uniforme.</p><p>No tratamento de minérios também é assim! Utilizamos vários tipos de peneiras para separamos o mi-</p><p>nério por tamanho, para que nosso processo seja mais eficiente e nossos produtos tenham mais qualidade.</p><p>Veja um exemplo de peneiramento de farinha na Figura 83.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>N</p><p>un</p><p>gn</p><p>in</p><p>g2</p><p>0</p><p>Figura 83 - Peneiramento de farinha</p><p>O peneiramento tem o objetivo de separar uma população inicial de partículas em duas ou mais frações</p><p>de tamanhos diferentes, mediante o contato com um gabarito de abertura fixa, ou seja, a abertura da peneira.</p><p>Podemos definir peneiramento como sendo a operação de separação de uma população de partí-</p><p>culas em duas ou mais frações de tamanhos diferentes, mediante a sua apresentação a um gabarito de</p><p>abertura fixa. Os equipamentos de peneiramento contêm uma superfície gabaritada, com aberturas ou</p><p>malhas trançadas que determinam o tamanho de separação das partículas processadas.</p><p>Cada partícula tem dois destinos: passar ou ficar retida na superfície de separação. O produto retido</p><p>chama-se oversize, palavra de origem inglesa, que significa “maior que o tamanho”, ou seja, é o material</p><p>acima do tamanho de separação.</p><p>Já o material que passa pela superfície de separação é chamado de undersize, que dizer “abaixo do</p><p>tamanho”. Ele é formado por partículas que passaram pelo gabarito de separação. Os gabaritos podem ser</p><p>barras paralelas, telas de malhas quadradas, retangulares, alongadas e de fios paralelos ou chapas perfuradas.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 127</p><p>A Figura 84 mostra a separação de minérios em uma peneira que utiliza malhas trançadas como super-</p><p>fície de separação granulométrica.</p><p>Alimentação</p><p>Oversize</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 84 - Produtos do peneiramento</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Em geral, o peneiramento no tratamento de minérios é realizado a seco para frações granulométricas aci-</p><p>ma de 1,5mm. Para o peneiramento de material abaixo de 1,5 mm, é recomendado o peneiramento a úmido.</p><p>Podemos classificar os equipamentos utilizados no peneiramento na mineração em:</p><p>• Crivos;</p><p>• Grelhas;</p><p>• Peneiras.</p><p>Outra classificação muito utilizada é em relação ao movimento, podendo ser:</p><p>Fixos: são equipamentos estáticos que utilizam somente a força da gravidade para realizar a separação</p><p>granulométrica. Por isso, sempre possuem superfícies inclinadas. Exemplo: Grelha Fixa.</p><p>Móveis: são equipamentos que, além de utilizarem a inclinação, possuem um mecanismo de agitação</p><p>da superfície de peneiramento. São mais eficientes que os fixos. Você imagina o que é ser eficiente no pe-</p><p>neiramento de minérios? Que saber como quantificamos esse parâmetro? Então, vamos lá.</p><p>Para falar de eficiência, vamos exemplificar um processo de peneiramento. Imagine que uma peneira</p><p>de 2 mm, ou seja, a sua superfície de separação é formada por uma tela de 2 mm que processa 200 t/h de</p><p>material. A partir de análises preliminares, sabemos que dessa alimentação (200 t/h) 120 t/h é menor que</p><p>2 mm.</p><p>Logo, imaginamos que a separação granulométrica é realizada da seguinte maneira, conforme Figura 85:</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS128</p><p>Alimentação 200t/h</p><p>Undersize 120t/h</p><p>Oversize 80t/h</p><p>Como a alimentação é composta por uma vazão de 200</p><p>t/h de material e que 120 t/h é menor que a malha da</p><p>peneira, é intuitivo dimensionarmos o oversize em 80 t/h</p><p>e o undersize em 120 t/h.</p><p>120 t/h + 80 t/h = 200 t/h. Você se lembra da equação</p><p>geral do balanço de massas que estudamos nos capítulos</p><p>de balanço de massas, água e metalúrgico? A = C + R</p><p>Acabamos de aplicá-la aqui.</p><p>Figura 85 - Peneiramento ideal</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Mas, não é isso que acontece na prática, pois o processo não tem 100% de eficiência. Vejamos o que</p><p>realmente acontece. Observe a Figura 86.</p><p>Alimentação 200t/h</p><p>Undersize 110t/h</p><p>Oversize 90t/h</p><p>Você percebeu que oversize é composto por uma vazão</p><p>de 90 t/h e o undersize em 110 t/h? Isso que dizer que</p><p>10 t/h de material menor que 2 mm não passou pela</p><p>peneira.</p><p>Aplicando novamente a equação de balanço geral de</p><p>massas, temos 110 t/h + 90 t/h = 200 t/h. Mas por que</p><p>isso acontece?</p><p>Figura 86 - Peneiramento real</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Como vimos, a eficiência do processo não é de 100%, ou seja, parte da massa da alimentação (A) menor</p><p>que o gabarito do equipamento não passa para o undersize. São muitas as variáveis que influenciam a efici-</p><p>ência dos equipamentos de peneiramento. Fique atento, porque ainda neste capítulo iremos conhecê-las.</p><p>Será que nunca teremos uma eficiência de 100%? É provável que não, no entanto é seu papel estudar</p><p>o processo e buscar uma eficiência o mais perto possível de 100%. Para quantificar a eficiência de penei-</p><p>ramento, utilizamos a seguinte fórmula:</p><p>Eficiência</p><p>E =</p><p>P</p><p>× 100%</p><p>αA</p><p>Sendo que:</p><p>A: massa da alimentação;</p><p>α: percentagem de material menor que o gabarito do equipamento;</p><p>P: massa de material passante, ou seja, do undersize.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 129</p><p>Vamos calcular a eficiência do exemplo anterior?</p><p>E =</p><p>P</p><p>× 100% E =</p><p>110</p><p>100 % = 91,67%</p><p>αA 0,6 × 200</p><p>Agora que você aprendeu o que é eficiência de peneiramento, vamos conhecer a primeira classe de</p><p>peneiramentos: os crivos.</p><p>Os crivos são formados por chapas metálicas planas ou curvas, constituídas de furos de vários formatos,</p><p>conforme podemos ver na Figura 87.</p><p>chapa metálica</p><p>furo oblongo</p><p>Figura 87 - Superfície de crivos</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Em geral, eles são utilizados como peneirador fixo e inclinado em circuitos de britagem primária, reali-</p><p>zando o escalpe17 da alimentação.</p><p>As grelhas são compostas por um conjunto de barras metálicas paralelas umas às outras, podendo ser</p><p>inclinadas ou horizontais, vibratórias ou fixas. Também são muito utilizadas no escalpe da alimentação de</p><p>britadores. Veja dois exemplos na Figura 88.</p><p>Grelha fixa Grelha móvel vibratória</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 88 - Grelhas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As grelhas fixas são equipamentos cuja superfície de peneiramento, formada por um conjunto de barras</p><p>paralelas, é inclinada na direção do fluxo de minério entre 35 a 45°. São separadores granulométricos apli-</p><p>cados em circuitos de escalpe de britagem primária.</p><p>17 Escalpe: processo de retirada de finos da alimentação de um equipamento de cominuição.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS130</p><p>Sua eficiência é baixa, em torno de 60%, pois não conta com movimento vibratório igual ao das</p><p>peneiras classificatórias e, consequentemente, não vibra o material sobre a superfície, reduzindo a</p><p>estratificação18 que facilita a separação.</p><p>As grelhas vibratórias têm superfície similar às fixas, mas com a presença da vibração. São aplicadas em</p><p>operações de britagem 2° e 3°.</p><p>Peneira Rotativa Trommel</p><p>As peneiras rotativas possuem a superfície de peneiramento de forma cilíndrica e se movimentam</p><p>por rotação em torno do eixo longitudinal, podendo operar a seco ou a úmido. Sua velocidade de opera-</p><p>ção se situa entre 35 e 40% da velocidade crítica e uma inclinação descendente no sentido da descarga</p><p>em 4º a 10°. A Figura 89 é um exemplo dessa peneira.</p><p>Saída OverSize</p><p>Alimentação</p><p>Saída UnderSize</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 89 - Peneira rotativa</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As peneiras rotativas também são utilizadas na saída dos moinhos cilíndricos para</p><p>evitar que os corpos moedores (bolas) saiam no produto do moinho.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>As peneiras vibratórias são as mais versáteis e utilizadas na mineração. Podem ser fixas ou vibratórias,</p><p>horizontal ou inclinada, e processar minérios a seco ou a úmido.</p><p>Por causa de sua importância no tratamento de minérios, iremos estudá-las separadamente e com mais</p><p>ênfase. Mas, antes disso, vamos conhecer as escalas granulométricas.</p><p>Siga em frente!</p><p>18 Estratificação: fenômeno que ocorre na separação granulométrica de grãos por agitação, no qual ocorre o escoamento de</p><p>partículas menores pelos vãos criados pelas partículas maiores.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 131</p><p>8.1.1 ESCALAS GRANULOMÉTRICAS</p><p>Já estudamos muito a granulometria e sua importância no processamento mineral. Mas como quantifi-</p><p>car a granulometria? Quais unidades são utilizadas?</p><p>O tamanho do conjunto de partículas minerais podem ser expressas em metros (m), polegadas (“), mi-</p><p>límetros (mm) ou mícrons (μ). A escolha da unidade dependerá do tamanho das partículas. Uma unidade</p><p>muito utilizada pela mineração é o mesh. Você se lembra dessa unidade?</p><p>Vimos que mesh é o número de aberturas existentes na tela de uma peneira por polegada linear. Vamos</p><p>entender isso? Observe a Figura 90.</p><p>1”</p><p>1”</p><p>4,699mm1,59mm</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 90 - Peneira de 4 mesh</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Veja que existem quatro (4) aberturas em uma polegada linear na tela da peneira. Por isso, dizemos que</p><p>ela é de 4 mesh (#) ou 4 malhas. Nesse caso, cada abertura tem 4,699 mm e os fios da malha 1,651mm de</p><p>espessura.</p><p>Expressando em uma simples equação, temos:</p><p>(4 x 4,699mm) + (4 x 1,651mm) = 25,4mm, ou seja, 1”.</p><p>Em relação às outras peneiras, qual o número de aberturas e relação entre elas?</p><p>A relação entre as aberturas das peneiras foi estudada por vários pesquisadores e instituições. A primei-</p><p>ra escala granulométrica foi proposta por Rittinger, na Alemanha, baseada na seguinte equação:</p><p>an = a0 x rn</p><p>Onde:</p><p>an = abertura de ordem n;</p><p>a0 = abertura de referência (a0 = 1mm);</p><p>r = razão escalar (r = √2=1,414).</p><p>Alguns anos depois, a U. S. Tyler Company alterou a escala de Rittinger, tomando como referência de</p><p>abertura 74µm (a0). Em pouco tempo, essa escala se tornou de uso em todo o mundo. Conheça a aplicação</p><p>da fórmula de escala granulométrica para a peneira base de 74μ, na escala Tyler:</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS132</p><p>an = a0 x rn an = 74μ x 1,414 = 104μ</p><p>Concluímos que a próxima peneira tem 105μ de abertura. Para saber a peneira abaixo de 74μ, basta</p><p>dividir pela constante √2=1,414. Veja:</p><p>= 74μ / 1,414(1) = 53μ</p><p>A sequência fica da seguinte forma: 53; 74 e 104μ</p><p>Ambas as aberturas das peneiras (Tyler e Richards) foram relacionadas ao número de malhas</p><p>(mesh) que representa o número de aberturas por polegada linear.</p><p>A Tabela 4 mostra a escala granulométrica Tyler.</p><p>ESCALA GRANULOMÉTRICA TYLER</p><p>SÉRIE TYLER</p><p>(R = 2 =1,414)</p><p>A0 = 74µm</p><p>PENEIRA ABERTURA ABERTURA</p><p># (mm) (μ)</p><p>3 6,680 6680</p><p>4 4,699 4699</p><p>6 3,327 3327</p><p>8 2,362 2362</p><p>10 1,651 1651</p><p>14 1,168 1168</p><p>20 0,833 833</p><p>28 0,589 589</p><p>35 0,417 417</p><p>48 0,295 295</p><p>65 0,208 208</p><p>100 0,147 147</p><p>150 0,104 104</p><p>200 0,074 74</p><p>270 0,053 53</p><p>400 0,038 38</p><p>}a0</p><p>Tabela 4 - Escala granulométrica Tyler</p><p>Fonte: Adaptado de Chaves, 2012.</p><p>O conhecimento e controle da distribuição granulométrica do minério é muito importante para a</p><p>eficiência operacional do processo.</p><p>Um dos métodos mais utilizados para quantificar a distribuição granumétrica de minérios e outros ma-</p><p>teriais granulados é o método de peneiramento granulométrico. Vamos conhecê-lo?</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 133</p><p>As peneiras listadas na Tabela 4 são usadas na análise granulométrica por peneiramento. Esse método é</p><p>o mais antigo e utilizado nos laboratórios das mineradoras. As peneiras apresentam uma superfície de pe-</p><p>neiramento (malha) constituída por fios trançados de metal ou de material polimérico. Observe a Figura 91.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 91 - Peneiras utilizadas na análise granulométrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Para determinar e quantificar a distribuição granulométrica de minérios, utilizamos um peneirador</p><p>vibratório e um conjunto de peneiras. Além de se obter a composição granulométrica do material,</p><p>podemos realizar testes em várias faixas do material, para se ter o comportamento do tamanho em</p><p>relação a várias características.</p><p>As principais etapas desse ensaio são:</p><p>1. Pesar a massa de minério a ser ensaiada. Exemplo (200g).</p><p>2. Colocar as peneiras em ordem decrescente de tamanho e fundo no equipamento de vibração.</p><p>Exemplo: Fundo, 400, 270, 200, 150,100 e 65#.</p><p>3. Acionar a vibração no tempo determinado. Geralmente 10 a 25 minutos.</p><p>4. Desligar o equipamento e pesar a massa de minério retida em cada peneira.</p><p>5. Por meio das massas retidas em cada peneira, completar a tabela de distribuição granulométrica com</p><p>a percentagem de massas retidas.</p><p>A Figura 92 representa as principais etapas do ensaio de análise granulométrica em minérios.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS134</p><p>Analise granulométrica</p><p>Peneira</p><p>(Mesh)</p><p>Abertura</p><p>(mm)</p><p>Massa</p><p>retida (g)</p><p>% Retida</p><p>simples</p><p>%Retida</p><p>acumulada</p><p>% Passante</p><p>acumulada</p><p>65 1,168 8,7</p><p>100 0,833 12</p><p>150 0,589 21</p><p>200 0,417 26</p><p>270 0,295 53</p><p>400 0,208 42</p><p>Fundos 50</p><p>Total 212,7</p><p>Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5</p><p>4,09 4,09 95,91</p><p>5,64 9,73 90,27</p><p>9,87 19,61 80,39</p><p>12,22 31,83 68,17</p><p>24,92 56,75 43,25</p><p>19,75 76,49 23,51</p><p>23,51 100,00 0,00</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 92 - Etapas do ensaio de análise granulométrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Em seguida, devemos completar a tabela de análise granulométrica com os dados de percentagem reti-</p><p>da, passante e acumulada. Veja a Tabela 5. Imagine que o material analisado seja o produto de uma opera-</p><p>ção de moagem e que o P80 ideal para esse produto é < 200#. Você acha que a moagem foi bem-sucedida?</p><p>Se respondeu que sim, você acertou! Analisando a Tabela 5 e a Figura 93 a seguir, observamos que a</p><p>quantidade de material passante na peneira de 200# é 80%, ou seja, 80% do produto fragmentado estão</p><p>abaixo de 200 mesh. Confira!</p><p>RESULTADO DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA</p><p>PENEIRA (Mesh) ABERTURA (mm) MASSA RETIDA (g) % RETIDA</p><p>SIMPLES</p><p>%RETIDA</p><p>ACUMULADA</p><p>% PASSANTE</p><p>ACUMULADA</p><p>65 0,208 2 1,0 1,0 99,0</p><p>100 0,147 3 1,5 2,5 97,5</p><p>150 0,104 7 3,5 6,0 94,0</p><p>200 0,074 28 14,0 20,0 80,0</p><p>270 0,053 100 50,0 70,0 30,0</p><p>400 0,038 50 25,0 95,0 5,0</p><p>Fundos 10 5,0 100,0 0,0</p><p>Total 200 100,0 - -</p><p>Tabela 5 - Resultado de análise granulométrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 135</p><p>100,00</p><p>95,00</p><p>90,00</p><p>85,00</p><p>80,00</p><p>75,00</p><p>70,00</p><p>65,00</p><p>60,00</p><p>55,00</p><p>50,00</p><p>45,00</p><p>40,00</p><p>35,00</p><p>30,00</p><p>25,00</p><p>20,00</p><p>15,00</p><p>10,00</p><p>5,00</p><p>0,00</p><p>0,01 0,1</p><p>0,74mm Tamanho da peneira [mm]</p><p>%</p><p>pa</p><p>ss</p><p>an</p><p>te</p><p>a</p><p>cu</p><p>m</p><p>ul</p><p>ad</p><p>a</p><p>1 10 100</p><p>Figura 93 - Gráfico da análise granulométrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O método de peneiramento granulométrico é eficiente até 400 #, e engloba a faixa granulométrica dos</p><p>minérios processados nas usinas. Para casos especiais em que se trabalhe com minérios extremamente</p><p>finos, utilizamos métodos de ensaio úmido. O mais utilizado é por cyclosizer.</p><p>Conheça o ensaio granulométrico por cyclosizer, lendo o livro: Tratamento de</p><p>Minérios: SAMPAIO, João Alves; FRANCA, Silvia Cristina Alves; BRAGA, Paulo</p><p>Fernando Almeida. p. 73 a 97. Rio de Janeiro: CETEM, 2007. Disponível em http://</p><p>www.cetem.gov.br/livros.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>8.1.2 CLASSIFICAÇÃO EM PENEIRAS VIBRATÓRIAS COM DECKS SIMPLES OU PARALELOS</p><p>As peneiras vibratórias são os equipamentos mais versáteis e com maior aplicação no peneiramento de</p><p>minérios nas usinas de processamento mineral.</p><p>As peneiras vibratórias possuem uma superfície de peneiramento retangular, na qual a alimentação é</p><p>realizada em uma extremidade, e a descarga na extremidade oposta à alimentação.</p><p>Esse equipamento pode realizar a separação de minérios com granulometria de 300 mm até 45 μm e é</p><p>utilizado com vários objetivos. Alguns deles são: fechamento de circuito de britadores e de moinhos SAG,</p><p>escape da alimentação da moagem, desaguamento19, dentre outras aplicações.</p><p>As peneiras vibratórias são constituídas por um chassi robusto apoiado em um sistema de molas</p><p>ou bolsas de ar. São acionadas por um mecanismo que permite movimentos vibratórios de diferentes</p><p>trajetórias e amplitudes, podendo ter um ou mais deck (tela) e ser horizontais ou inclinadas.</p><p>19 Desaguamento: reduz a umidade (quantidade de água) de produtos de outras operações unitárias do tratamento de minérios.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS136</p><p>As partículas processadas por peneiramento apresentarão movimento de acordo com a inclinação da</p><p>peneira. Nas peneiras horizontais, as partículas possuem movimentação linear, com um ângulo de 45 º com</p><p>a horizontal. Já nas peneiras inclinadas, as partículas descrevem trajetórias circulares num plano vertical,</p><p>apresentando maior velocidade de transporte (Figura 94).</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 94 - Peneira vibratória inclinada</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O movimento vibratório linear na peneira horizontal, gerado pelos mecanismos de vibração, permite o</p><p>transporte horizontal do material, conforme podemos ver na Figura 95. O seu sistema de vibração atua em</p><p>uma única direção e não é circulante, como nas peneiras inclinadas. Assim, ele é aplicado na classificação</p><p>final de produtos e em processos de lavagem e desaguamento de minérios.</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 95 - Peneira vibratória horizontal</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As peneiras vibratórias podem ser projetadas com um ou mais deck. Peneiras de um deck são alimenta-</p><p>das com um fluxo de minério e apresentam dois produtos: um fluxo, que ficou retido no deck, e outro fluxo</p><p>de minério, que passou pela tela de peneiramento, ou seja, uma massa de oversize e outra de undersize.</p><p>Já as peneiras de mais de um deck apresentam produtos com mais frações granulométricas, pois as telas</p><p>de peneiramento apresentam aberturas diferentes, sempre de um maior tamanho para um menor.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 137</p><p>No caso das peneiras de dois decks, três fluxos de materiais são obtidos: um mais grosseiro, retido no</p><p>primeiro deck; um fluxo intermediário, retido no segundo deck; e um fluxo mais fino, formado pelo material</p><p>que passou pelo segundo deck.</p><p>Na Figura 96, você pode visualizar o tipos de decks de peneiras vibratórias.</p><p>Alimentação</p><p>Oversize</p><p>Oversize</p><p>1° Deck</p><p>Oversize</p><p>2° Deck</p><p>Undersize</p><p>Undersize</p><p>Alimentação</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 96 - Tipos de decks de peneiras vibratórias</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8.1.3 PENEIRAS DESAGUADORAS</p><p>Têm o objetivo de desaguar, ou seja, reduzir a quantidade de água de polpas minerais, sendo muito</p><p>aplicadas em circuitos de peneiramento final.</p><p>Elas são alimentadas com polpa mineral e produzem dois produtos: um filtrado com pouca umidade</p><p>(oversize) e um composto por água e finos de minério (undersize).</p><p>Possuem uma leve inclinação ascendente no sentido da descarga e uma malha com abertura menor</p><p>que o F80 da alimentação, proporcionando a filtragem da água e a descarga do produto com umidade entre</p><p>10 e 15 %.</p><p>A inclinação ascendente entre 5º e 7°, associada ao movimento linear do sistema de vibração, faz com</p><p>que o material sólido “suba” para a extremidade de descarga na forma de uma espessa camada de minério</p><p>úmido, possibilitando que a água mais os finos passem pela tela. Conheça as partes da peneira desagua-</p><p>dora na Figura 97.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS138</p><p>Descarga de</p><p>sólidos desaguados</p><p>Finos + água</p><p>Alimentação</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 97 - Peneira desaguadora</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8.1.4 VARIÁVEIS DE CONTROLE DE PROCESSOS OPERACIONAIS</p><p>As partículas minerais são separadas por diferentes mecanismos de classificação no deck das peneiras</p><p>vibratórias. A Figura 98 demonstra a separação ideal das partículas minerais, na qual temos três diferentes</p><p>regiões de peneiramento (a-b; b-c; c-d) que determinam a eficiência do peneiramento.</p><p>Alimentação</p><p>Extratificação</p><p>Peneiramento</p><p>por saturação Peneiramento por tentativas repetidas</p><p>Deck da</p><p>peneira</p><p>Figura 98 - Mecanismos de classificação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na região a-b, ocorre o maior índice de estratificação das partículas finas, atingindo o ponto máximo</p><p>em b. Na região b-c, o restante do material, composto por material grosseiro, ou seja, maior que a malha da</p><p>peneira. As partículas finas que ainda não passaram pela malha da tela vão seguindo o caminho do deck,</p><p>no qual as partículas com granulometria menor que a malha da peneira são peneiradas por saturação.</p><p>Na última região de separação, ou seja, c-d, ocorre a separação por constantes tentativas, devido à gran-</p><p>de quantidade de material grosso e de partículas com tamanho próximo à malha da peneira.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 139</p><p>O objetivo da área de peneiramento é controlar as variáveis operacionais, a fim de obter maior eficiên-</p><p>cia possível, ou seja, aumentar a probabilidade de peneiramento nas três regiões estudadas.</p><p>As principais variáveis mecânicas que influenciam o peneiramento são: amplitude, frequência, inclina-</p><p>ção, velocidade do material na tela, sistema de controle de telas e parafusos fixadores. Vamos conhecê-las?</p><p>A amplitude20 da peneira - lança as partículas minerais no deck, evitando o entupimento e abrindo</p><p>caminho para as partículas menores. Mas atenção! Altas amplitudes podem ocasionar o lançamento das</p><p>partículas entre um longo espaço na peneira, diminuindo as chances de passagem por elas, além de au-</p><p>mentarem desnecessariamente os esforços mecânicos do equipamento.</p><p>A frequência21 de vibração - ocasiona a estratificação do leito, fazendo com que as partículas finas se</p><p>depositem na superfície da tela até a sua passagem por ela.</p><p>Geralmente, a amplitude atingida pelas peneiras vibratórias oscilam de 1,5 a 6 mm, operando numa</p><p>faixa de 700 a 1000 rpm.</p><p>Na prática operacional, para que as partículas tenham, a cada pulso, um deslocamento de 1,0 a 1,5 aber-</p><p>turas da tela, tem-se como regra básica:</p><p>• Para malhas maiores - amplitude maior e frequência menor;</p><p>• Para malhas menores - amplitude menor e frequência maior.</p><p>A inclinação das peneiras irá afetar a vazão de produção; maiores inclinações geram maior velocidade</p><p>do leito, aumentando a produção. Entretanto, diminui a possibilidade de separação. Devemos estudar caso</p><p>a caso determinarmos a inclinação ideal para o processo. Geralmente, a inclinação das peneiras vibratórias</p><p>fica entre 15 a 35°.</p><p>Outro importante aspecto da inclinação das peneiras é a altura e acomodação do leito. Quanto maior a</p><p>inclinação, menor a altura e melhor acomodação das partículas. Mas, como foi dito, altas inclinações acar-</p><p>retarão a diminuição da probabilidade de peneiramento.</p><p>Na Figura 99, observe a diferença de tamanho e acomodação do leito de uma mesma população de</p><p>partículas entre uma superfície de peneiramento horizontal e inclinado.</p><p>Figura 99 - Acomodação das partículas sobre diferentes inclinações</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>20 Amplitude: distância da posição da onda em repouso a uma crista ou a um vale. Para o peneiramento, seria a altura de</p><p>lançamento das partículas no deck.</p><p>21 Frequência: número de oscilações por unidade de tempo. No peneiramento, seria a quantidade de vezes que as partículas</p><p>atingiram a superfície.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS140</p><p>Podemos analisar a velocidade do material na tela da mesma maneira que a taxa de vazão. Para uma</p><p>maior velocidade do material, teremos uma maior produção, mas diminuímos a probabilidade de peneira-</p><p>mento. Afinal, qual a velocidade ideal?</p><p>A velocidade ideal é a que proporciona alta probabilidade de o material ter contato com a tela de penei-</p><p>ramento aliada à taxa de produção da usina. Você deverá balancear esses dois parâmetros.</p><p>O controle das telas e dos parafusos fixadores é fundamental para a eficiência do peneiramento, pois as</p><p>telas são danificadas na produção. Com isso, materiais de maior granulometria que a malha da peneira, que</p><p>teoricamente não deveriam passar, acabam passando por essas telas danificadas, contaminando o undersize.</p><p>Os parafusos fixadores podem se “soltar” e gerar espaços para a passagem de material de maior granu-</p><p>lometria que a tela da peneira. O que podemos fazer para evitar as imperfeições de telas e parafusos?</p><p>Primeiro, devemos realizar inspeções visuais nas telas e nos elementos fixadores. Em caso de anomalia</p><p>encontrada, entrar em contato com a equipe de manutenção. Também é recomendada a realização de</p><p>amostragem do fluxo do undersize para verificar se há contaminação de partículas de tamanhos maiores</p><p>que a tela da peneira.</p><p>8.2 CLASSIFICAÇÃO</p><p>Chegou o momento de conhecermos a operação unitária, que realiza a classificação granulométrica</p><p>de polpas minerais de granulometria fina e que é usualmente utilizada em fechamentos de circuitos de</p><p>moagem. Vamos lá?</p><p>Existem vários equipamentos que realizam a classificação granulométrica em meio fluido. Os mais utili-</p><p>zados pelas mineradoras são os classificadores helicoidais e os hidrociclones.</p><p>O processo de classificação corresponde à separação de uma alimentação composta de partículas de</p><p>diferentes tamanhos em duas outras frações de produtos que diferem entre si pela distribuição relativa dos</p><p>tamanhos.</p><p>Na Figura 100, uma polpa mineral é classificada. Veja que as partículas mais finas foram encaminhadas</p><p>para o superior do fluxo, enquanto as partículas mais grossas ficaram na parte inferior do recipiente.</p><p>(> tamanho)</p><p>(> tamanho)</p><p>Alimentação Classificador</p><p>Overflow</p><p>Underflow</p><p>Figura 100 - Produtos da classificação</p><p>134</p><p>Figura 93 - Gráfico da análise granulométrica .................................................................................................... 135</p><p>Figura 94 - Peneira vibratória inclinada ................................................................................................................ 136</p><p>Figura 95 - Peneira vibratória horizontal .............................................................................................................. 136</p><p>Figura 96 - Tipos de decks de peneiras vibratórias ............................................................................................ 137</p><p>Figura 97 - Peneira desaguadora ............................................................................................................................. 138</p><p>Figura 98 - Mecanismos de classificação .............................................................................................................. 138</p><p>Figura 99 - Acomodação das partículas sobre diferentes inclinações ....................................................... 139</p><p>Figura 100 - Produtos da classificação (Underflow e Overflow) ..................................................................... 140</p><p>Figura 101 - Distribuição dos produtos na classificação ................................................................................. 141</p><p>Figura 102 - Classificador helicoidal ....................................................................................................................... 142</p><p>Figura 103 - Tipos de submergência das hélices ............................................................................................... 142</p><p>Figura 104 - Tipos de passos das hélices .............................................................................................................. 143</p><p>Figura 105 - Classificador helicoidal ....................................................................................................................... 143</p><p>Figura 106 - Regiões de classificação do classificador helicoidal ................................................................ 144</p><p>Figura 107 - Classificador hidrociclone ................................................................................................................. 145</p><p>Figura 108 - Principais componentes do hidrociclone .................................................................................... 146</p><p>Figura 109 - Regiões de classificação do hidrociclone .................................................................................... 146</p><p>Figura 110 - Tipos de descargas do hidrociclone .............................................................................................. 148</p><p>Figura 111 - Vista interna do hidrociclone ........................................................................................................... 148</p><p>Figura 112 - Conjunto de hidrociclones ................................................................................................................ 149</p><p>Figura 113 - Circuito de preparação (cominuição e classificação granulométrica) .............................. 150</p><p>Figura 114 - Esquema geral de um processo de concentração de minérios ........................................... 156</p><p>Figura 115 - Liberabilidade das partículas minerais ......................................................................................... 157</p><p>Figura 116 - Concentração de minérios (Rougher) ............................................................................................ 158</p><p>Figura 117 - Circuito de concentração de minérios (Rougher e cleaner) ................................................... 158</p><p>Figura 118 - Concentração de minérios (Rougher) ............................................................................................ 159</p><p>Figura 119 - Circuito de concentração de minérios (Rougher e scavenger) ..............................................159</p><p>Figura 120 - Circuito de concentração .................................................................................................................. 160</p><p>Figura 121 - Concentração gravimétrica .............................................................................................................. 160</p><p>Figura 122 - Mesa plana .............................................................................................................................................. 161</p><p>Figura 123 - Mesa plana em escala piloto ............................................................................................................ 162</p><p>Figura 124 - Mesa vibratória ...................................................................................................................................... 163</p><p>Figura 125 - Rifles da mesa vibratória .................................................................................................................... 163</p><p>Figura 126 - Mesa vibratória em escala piloto .................................................................................................... 164</p><p>Figura 127 - Estratificação dos minerais de diferentes densidades ............................................................ 165</p><p>Figura 128 - Separação por densidade no jigue ................................................................................................ 165</p><p>Figura 129 - Aspectos básicos do jigue ................................................................................................................. 166</p><p>Figura 130 - Hidrociclones Classificador X Concentrador .............................................................................. 167</p><p>Figura 131 - Espiral de Humphrey ..........................................................................................................................168</p><p>Figura 132 - Espiral de Humphrey em escala piloto .......................................................................................... 169</p><p>Figura 133 - Concentrador Knelson ........................................................................................................................ 170</p><p>Figura 134 - Processo de concentração no Knelson ......................................................................................... 171</p><p>Figura 135 - Knelson em escala piloto ................................................................................................................... 171</p><p>Figura 136 - Concentrador Falcon ........................................................................................................................... 172</p><p>Figura 137 - Concentração magnética .................................................................................................................. 174</p><p>Figura 138 - Eletroímã ................................................................................................................................................. 175</p><p>Figura 139 - Separador magnético de correias cruzadas ............................................................................... 176</p><p>Figura 140 - Aplicação do campo magnético no separador de correias cruzadas ................................ 177</p><p>Figura 141 - Separadores de tambor a seco ........................................................................................................ 178</p><p>Figura 142 - Modelos de separadores de tambor a úmido ............................................................................ 179</p><p>Figura 143 - Vista de cima de disco de um concentrador magnético tipo Jones .................................. 180</p><p>Figura 144 - Sistema de água de lavagem do concentrador magnético tipo Jones ............................ 180</p><p>Figura 145 - Concentrador magnético tipo Jones de dois discos (rotores) ............................................. 181</p><p>Figura 146 - Circuito de concentração magnética ............................................................................................ 181</p><p>Figura 147 - Processo de flotação ...........................................................................................................................</p><p>(Underflow e Overflow)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 141</p><p>Você sabe por que isso aconteceu?</p><p>Isso aconteceu devido à força centrífuga ou de arraste gerada pelo equipamento classificador. As par-</p><p>tículas com menor massa e densidade foram encaminhadas para a parte superior do fluxo, pois a força</p><p>centrífuga e/ou de arraste é maior que sua força peso. Já as partículas de maior granulometria ficaram na</p><p>parte inferior do fluxo, pois sua força e peso é maior que a força centrífuga e/ou de arraste gerada.</p><p>O material mais fino, encaminhado para a parte superior do fluxo, é chamado de Overflow, ou seja, “aci-</p><p>ma do fluxo”. Já a massa que ficou na parte inferior é chamada de underflow, ou “abaixo do fluxo”.</p><p>Diferentemente do peneiramento, a classificação gera dois produtos: um contém grande proporção de</p><p>partículas maiores que um determinado tamanho; e outro com grande proporção de partículas menores</p><p>que esse tamanho. Essa separação “não ideal” acontece porque esse processo é realizado em meio fluido.</p><p>Devido às forças hidrodinâmicas, não é possível obter um produto com 100% de partículas maiores, e</p><p>outro com 100% de partículas menores, como pode ser visto na Figura 101.</p><p>Figura 101 - Distribuição dos produtos na classificação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Os equipamentos de classificação são projetados para trabalhar o mais próximo possível da classificação</p><p>ideal, definida como a separação da alimentação em dois produtos característicos: um contendo somente</p><p>as partículas menores que um determinado tamanho; e outro contendo somente as de maior tamanho.</p><p>8.2.1 CLASSIFICADORES HELICOIDAIS OU ESPIRAIS</p><p>São os mais utilizados em instalações de pequeno porte na classificação granulométrica de minério</p><p>entre 0,833 a 0,074mm, principalmente em usinas que tratam minério de ferro.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS142</p><p>O equipamento é constituído de uma calha na qual há um eixo envolvido por uma ou mais hélices que</p><p>giram mantendo a polpa em suspensão e separando o material em dois fluxos.</p><p>A polpa mineral é alimentada na abertura lateral do tanque de sedimentação. As partículas de maior</p><p>massa e densidade se sedimentam na base do transportador helicoidal e são carregadas pela hélice para a</p><p>saída superior do equipamento, formando o fluxo de underflow.</p><p>As partículas finas, por terem baixa velocidade de sedimentação, ficam em suspensão no tanque e são</p><p>descarregadas por transbordo com a fase líquida, constituindo o fluxo de overflow.</p><p>A Figura 102 apresenta um classificador helicoidal.</p><p>Tanque</p><p>Underflow</p><p>Acionamento</p><p>Caixa de Alimentação</p><p>Overflow</p><p>Eixo e</p><p>espirais</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 102 - Classificador helicoidal</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As hélices têm dupla função: remover o material sedimentado do fundo da calha e manter a polpa em</p><p>suspensão. Geralmente, os modelos desses classificadores são caracterizados pelo diâmetro da hélice,</p><p>que pode apresentar vários níveis de inclinação, número de passos e posição em relação ao tanque de</p><p>sedimentação. Vamos entender isso?</p><p>As hélices, além de terem diferentes níveis de inclinação, podem ter diferentes posicionamentos em</p><p>relação ao nível máximo de trabalho do tanque. Veja a Figura 103.</p><p>100% de</p><p>submergência</p><p>125% de</p><p>submergência</p><p>150% de</p><p>submergência</p><p>Figura 103 - Tipos de submergência das hélices</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 143</p><p>Como já dito, as hélices podem ter diferentes passos, podendo ser simples, duplos e triplos, conforme</p><p>a Figura 104.</p><p>Passo simples Passo duplo Passo triplo</p><p>Figura 104 - Tipos de passos das hélices</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Os classificadores helicoidais operam com inclinação de 15 a 30º e produz um fluxo de underflow com</p><p>concentrações de sólidos de até 70%.</p><p>Suas principais características operacionais são:</p><p>• Faixa de operação = 1000 a 44 µm;</p><p>• Alimentação transversal;</p><p>• Diâmetro espiral = 0,3 m a 3 m;</p><p>• Submersão da espiral = 100% a 150%;</p><p>• Hélice = passo simples, duplo ou triplo;</p><p>• Rotação da espiral = 2,6 a 12 rpm.</p><p>A Figura 105 é um modelo desse classificador.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>ph</p><p>ot</p><p>llu</p><p>rg</p><p>Figura 105 - Classificador helicoidal</p><p>O classificador helicoidal apresenta algumas regiões importantes para o seu controle operacional, cha-</p><p>madas de regimes de classificação.</p><p>Elas são formadas por 4 (quatro) zonas de fluxos de polpa no equipamento. Vamos conhecê-las na</p><p>Figura 106.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS144</p><p>A B C</p><p>D</p><p>Figura 106 - Regiões de classificação do classificador helicoidal</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A região A consiste de uma corrente de polpa escoando horizontalmente na direção do vertedouro,</p><p>contendo partículas finas rejeitadas pela zona C ou partículas que ainda não se apresentaram a ela. Essa</p><p>região irá formar o fluxo de overflow.</p><p>A região B é formada pela suspensão de polpa mantida pela agitação realizada pelo movimento das</p><p>hélices, permanecendo em equilíbrio dinâmico, sendo seu material constantemente removido. Nessa</p><p>região, está acontecendo a classificação do minério, ou seja, parte desse fluxo irá para a região A, e a</p><p>outra parte, para a região C.</p><p>A região C é formada pelo material grosseiro sedimentado que está sendo constantemente removido</p><p>pelo movimento da hélice. Esse material será arrastado até o ponto mais alto do classificador, formando o</p><p>fluxo de underflow.</p><p>A região D é formada pelo material grosseiro que se depositou no início da operação e ali fica definitiva-</p><p>mente, com a função de proteger o fundo do tanque. Ela é chamada de zona morta.</p><p>Gostou desse assunto? Então, leia o livro: CHAVES, A. P. Teoria e Prática do Tratamento</p><p>de Minérios- Bombeamento de polpa e classificação. 4ª Edição. Vol.1. São Paulo:</p><p>Oficina dos Textos, 2012.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>8.2.2 HIDROCICLONES</p><p>Estão presentes há mais de 70 anos nas usinas de tratamento de minério em todo mundo, principal-</p><p>mente no fechamento de circuitos de moagem.</p><p>Além da aplicação de classificação, os hidrociclones também são utilizados nas operações:</p><p>Espessamento - realiza a eliminação da maior parte de água da polpa.</p><p>Deslamagem - elimina as partículas mais finas.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 145</p><p>Classificação seletiva – por meio de uma configuração em série, é possível obter um grupo de produtos</p><p>com granulometria definida.</p><p>Pré-concentração - com a utilização de hidrociclones de fundo chato, pode-se realizar concentração por</p><p>gravidade, em que os minerais mais densos são descartados pelo underflow.</p><p>A Figura 107 é um exemplo de classificador hidrociclone.</p><p>Ed</p><p>és</p><p>io</p><p>M</p><p>ar</p><p>tin</p><p>s</p><p>Co</p><p>ne</p><p>gu</p><p>nd</p><p>es</p><p>Jú</p><p>ni</p><p>or</p><p>Figura 107 - Classificador hidrociclone</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O hidrociclone é composto por um corpo cilíndrico-cônico com uma entrada tangencial e duas saídas.</p><p>A polpa é injetada sobre alta pressão no equipamento por um duto com entrada tangencial que gera um</p><p>“ciclone” em sua parte interna.</p><p>As partículas mais grossas e mais densas são lançadas contra as paredes do aparelho e descartadas na</p><p>abertura inferior, ápex, constituindo o underflow.</p><p>As partículas mais finas e menos densas são encaminhadas para o centro do ciclone, com a maior parte</p><p>da fase líquida e saem por um cilindro na parte superior do aparelho, chamado vortex finder, formando o</p><p>fluxo de overflow.</p><p>Conheça os principais componentes do hidrociclone na Figura 108.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS146</p><p>Vortex finder</p><p>Alimentação</p><p>Parte Cilíndrica</p><p>Parte Cônica</p><p>Ápex</p><p>Underflow</p><p>Overflow</p><p>Alimentação</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 108 - Principais componentes do hidrociclone</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As principais vantagens do hidrociclone em relação ao classificador helicoidal são:</p><p>• Classifica minérios com menor granulometria;</p><p>• Sua construção e operação são mais simples;</p><p>• Maior capacidade em termos de volume e área ocupada;</p><p>• Sua operação é mais estável;</p><p>• O seu custo de aquisição é menor;</p><p>• Pequeno espaço requerido para sua instalação.</p><p>Podemos citar duas desvantagens: maior custo operacional,</p><p>devido à energia gasta no bombeamento</p><p>da polpa; e a eficiência de classificação mais baixa que o classificador espiral.</p><p>O hidrociclone apresenta regiões com diferentes meios de classificação. Observe a Figura 109.</p><p>A A</p><p>CC</p><p>D D</p><p>B B</p><p>Figura 109 - Regiões de classificação do hidrociclone</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 147</p><p>A região A contém uma polpa cuja distribuição granulométrica é similar à da alimentação, ou seja, par-</p><p>tículas que não sofreram classificação e serão diretamente descarregadas no overflow.</p><p>A região B é formada pelas partículas de maior granulometria que serão descarregadas na saída inferior</p><p>do equipamento como underflow.</p><p>A região C, em torno do vortex finder, é formada por partículas finas que serão descarregadas como overflow.</p><p>A região D é formada pelas seções A, B e C que serão classificadas, ou seja, a região D é a zona onde</p><p>realmente acontece o processo de classificação.</p><p>A taxa de produção, o objetivo do equipamento e o diâmetro de corte são os principais aspectos le-</p><p>vados em consideração na escolha do modelo e da quantidade dos hidrociclones. Vários parâmetros do</p><p>projeto dos hidrociclones influenciarão esses aspectos, tais como:</p><p>Diâmetro do ciclone</p><p>A dimensão do ciclone é definida pelo diâmetro de sua parte cilíndrica que determina a capacidade e o</p><p>tamanho de corte do equipamento. Existe uma grande variedade de tamanhos de hidrociclones no merca-</p><p>do, variando de 10 a 1200 mm o seu diâmetro.</p><p>O aumento do diâmetro dos hidrociclones proporciona o aumento da capacidade de produção do</p><p>equipamento e também a elevação do seu tamanho de corte. Já a diminuição ocasiona o efeito contrário,</p><p>ou seja, a diminuição da produção e do diâmetro de corte.</p><p>Forma e dimensão da abertura de alimentação</p><p>Determina a velocidade de entrada da polpa mineral e consequentemente a produção e o diâmetro de</p><p>corte do processo. O aumento na área de abertura de alimentação do equipamento eleva a capacidade e</p><p>o diâmetro de corte, mas diminui a velocidade de entrada.</p><p>Os tamanhos do vortex finder e do ápex</p><p>As dimensões do vortex finder influenciam diretamente a eficiência da classificação e capacidade do</p><p>equipamento.</p><p>Normalmente, o diâmetro do vortex finder se situa entre 35 e 40% do diâmetro interno do hidrociclone</p><p>e o seu comprimento deve ser suficiente para que sua base seja horizontalmente posicionada abaixo do</p><p>injetor. Desse modo, evita-se o fenômeno de curto-circuito de partículas, isto é, passagem direta das partí-</p><p>culas ao overflow, sem sofrer classificação.</p><p>O aumento do ápex diminui o diâmetro de corte da classificação. Já a diminuição do ápex proporciona</p><p>o efeito contrário. Mas atenção! Caso o diâmetro do ápex seja muito pequeno, pode ocorrer o acúmulo de</p><p>material grosseiro no cone, dificultando a vazão do underflow.</p><p>O diâmetro do ápex determina também o tipo de descarga do hidrociclone, facilmente visualizado na</p><p>operação. Conheça os três tipos de descargas do hidrociclone e sua influência no processo de classificação</p><p>na Figura 110.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS148</p><p>Descarga tipo cordão Descarga em cone Descarga em spray</p><p>Figura 110 - Tipos de descargas do hidrociclone</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A descarga tipo cordão, no qual o ápex está “apertado”, é utilizada para o desaguamento da polpa, ou</p><p>seja, há um adensamento do underflow e consequentemente a maior parte da água sai junto ao overflow.</p><p>A descarga em cone é ideal para a operação de classificação granulométricas das partículas.</p><p>A operação em descarga em spray significa que o diâmetro do ápex está muito grande, o que pode</p><p>acarretar o arraste de partículas finas para o underflow.</p><p>Conheça a vista interna do hidrociclone na Figura 111.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 111 - Vista interna do hidrociclone</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Você percebeu que as variáveis do hidrociclone sempre alteram a taxa de produção e o diâmetro de corte</p><p>proporcionalmente, ou seja, uma elevação da taxa de produção ocasiona o aumento do diâmetro de corte.</p><p>Mas e quando é necessário “cortar” o minério em uma granulometria mais fina em altas taxas de produção?</p><p>Os hidrociclones operam em grupos, como mostra a Figura 112. Os equipamentos são montados</p><p>radialmente em torno do alimentador central. Para termos uma classificação mais fina e alta produção,</p><p>basta dimensionarmos vários grupos com características que levam ao baixo diâmetro de corte.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 149</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 112 - Conjunto de hidrociclones</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>Conheça os principais ensaios de classificação em hidrociclones, lendo o livro:</p><p>Tratamento de Minérios: Práticas Laboratoriais. SAMPAIO João Alves, FRANÇA Silvia</p><p>Cristina Alves, BRAGA Paulo Fernando Almeida, p. 138 a 154. CETEM, Rio de Janeiro,</p><p>2007. Disponível em http://www.cetem.gov.br/livros.</p><p>8.2.3 CONTROLE GRANULOMÉTRICO DO OVERFLOW E UNDERFLOW</p><p>As granulometrias dos produtos da classificação são controladas por meio de rotineiras amostragens</p><p>nos fluxos de overflow e underflow. Caso haja alguma não conformidade nos fluxos dos classificadores, é</p><p>necessária uma investigação no processo, analisando suas variáveis.</p><p>Curioso para estudá-las?</p><p>As principais variáveis que afetam o diâmetro de corte, ou seja, a granulometria do underflow e overflow</p><p>do classificador helicoidal são:</p><p>• Ângulo de inclinação;</p><p>• Velocidade de transporte do material;</p><p>• Altura e largura da bacia de sedimentação;</p><p>• Submersão da espiral (100 a 150%).</p><p>Durante a operação dos hidrociclones, podemos controlar e oscilar algumas variáveis de processo que</p><p>influenciam a eficiência da classificação granulométrica. As principais são:</p><p>Pressão</p><p>Além de aumentar a taxa de vazão da alimentação, o aumento da pressão do hidrociclone eleva o cam-</p><p>po centrífugo em seu interior, propiciando a redução no diâmetro de corte da classificação. Lembrando</p><p>que a diminuição da pressão ocasiona o efeito contrário descrito anteriormente.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS150</p><p>Percentagem de sólidos na polpa</p><p>Quando há elevação da percentagem de sólidos na polpa, consequentemente, ocorre o aumento da</p><p>densidade da polpa mineral e na viscosidade do meio, dificultando a sedimentação das partículas no equi-</p><p>pamento, que tendem a sair no fluxo de overflow. Por esse motivo, o aumento dessa percentagem ocasiona</p><p>a elevação no diâmetro de corte.</p><p>Na Figura 113, visualize o circuito de preparação dos minérios, ou seja, as operações unitárias que “pre-</p><p>param” o minério para as etapas de concentração.</p><p>Concentração de minérios.</p><p>Nossa próxima etapa, até lá!</p><p>Figura 113 - Circuito de preparação (cominuição e classificação granulométrica)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA 151</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Ineficiência dos hidrociclones causa sobremoagem em circuitos fechados com moinhos de bolas</p><p>A equipe de processos da usina Selena II da empresa BR Ferros se deparou com um sério problema</p><p>operacional no circuito de moagem. Há três semanas, a equipe técnica verificou o alto consumo</p><p>de reagentes na etapa de flotação. A partir de então, foram investigadas as possíveis causas do</p><p>aumento expressivo do consumo de reagentes.</p><p>O supervisor da área de tratamento mecânico da planta, Rafael Cordeiro, relata que os fluxos de</p><p>alimentação, rejeito e concentrado das células de flotação foram encaminhados para o laboratório</p><p>para análises e testes pilotos.</p><p>A equipe de laboratório da usina concluiu que a granulometria da alimentação e consequente-</p><p>mente dos fluxos de concentrado e rejeito estavam abaixo dos 150#, sendo que a malha ótima</p><p>para o processo de flotação para esse minério é 100#, ou seja, provavelmente estava acontecendo</p><p>o fenômeno de sobremoagem.</p><p>O aumento do consumo de reagente é causado pela presença de finos no processo, pois apre-</p><p>sentam uma maior superfície de contato. Cordeiro diz: “Assim, que foi analisada a presença de</p><p>sobremoagem, nossa equipe começou a pesquisar e investigar as variáveis operacionais</p><p>da mo-</p><p>agem e foi verificado o aumento da carga circulante, ou seja, aumento do fluxo de underflow que</p><p>retornava ao processo de moagem”.</p><p>Ao contrário do que a equipe pensou inicialmente, o desvio operacional estava nos hidrociclones</p><p>e não no processo de moagem. A partir de análises feitas nos fluxos de underflow e overflow do</p><p>circuito de hidrociclones, foi verificado que o ápex dos equipamentos estavam com aberturas in-</p><p>compatíveis com o processo, causando a diminuição do diâmetro de corte.</p><p>Rafael conclui que, como os ápexs dos hidrociclones estavam com aberturas maiores que o ideal,</p><p>os equipamentos estavam enviando um fluxo maior de underflow, ou seja, partículas que já esta-</p><p>vam abaixo de 100# voltavam ao moinho e eram novamente fragmentadas.</p><p>Uma pequena variável do processo de classificação causou um efeito em cadeia na usina, di-</p><p>minuiu o diâmetro de corte e aumentou a carga circulante do circuito, causando sobremoagem e</p><p>aumento de reagentes.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS152</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, estudamos as duas operações unitárias responsáveis pela classificação</p><p>granulométrica no tratamento de minérios: o peneiramento e a classificação.</p><p>Vimos as escalas granulométricas mais utilizadas no processamento mineral, os fluxos dos</p><p>classificadores granulométricos e o funcionamento dos peneiradores e dos classificadores e suas</p><p>principais variáveis.</p><p>No próximo capítulo, estudaremos a concentração de minérios.</p><p>Continue se empenhando em seus estudos!</p><p>9</p><p>Concentração de minérios</p><p>É uma etapa chave no tratamento de minérios. Isso se explica porque as jazidas com miné-</p><p>rios de alto teor são cada vez mais escassas.</p><p>Neste capítulo, você conhecerá os principais processos de concentração utilizados pelas</p><p>mineradoras, suas variáveis, tipos de circuitos e aplicações.</p><p>Aprenderemos sobre:</p><p>• Fundamentos da concentração de minérios;</p><p>• Concentração gravimétrica;</p><p>• Concentração magnética e eletrostática;</p><p>• Flotação;</p><p>• Concentração por lixiviação;</p><p>• Processo Bayer;</p><p>• Controle de processos de concentração.</p><p>Ao final desse estudo, você será capaz de reconhecer, operar e dimensionar os processos e</p><p>circuitos de concentração na planta de tratamento de minérios e propor soluções de redução</p><p>de custo de produção, maior recuperação da planta, menor geração de resíduos e outros inú-</p><p>meros benefícios.</p><p>Bons estudos!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS156</p><p>9.1 FUNDAMENTOS DA CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS</p><p>Nos capítulos anteriores, conhecemos os fundamentos do tratamento de minérios e as operações uni-</p><p>tárias de fragmentação e classificação granulométrica.</p><p>Sua dedicação nos estudos será muito importante para o entendimento deste capítulo, pois, para que o</p><p>processo de concentração ocorra, é preciso que os minerais de interesse não estejam fisicamente agregados</p><p>aos que não são de interesse. Daí a importância das etapas de fragmentação e classificação granulométrica.</p><p>A etapa de concentração de minérios visa separar os minerais de interesse (elemento útil) dos que não</p><p>são (elemento inútil). Veja a Figura 114.</p><p>Figura 114 - Esquema geral de um processo de concentração de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O objetivo da etapa de concentração é produzir um produto comercializável, chamado concentrado,</p><p>e um produto descartável, chamado rejeito ou subproduto, com valor secundário. Vamos relembrar quais</p><p>são as condições básicas para que o processo de concentração ocorra:</p><p>• Liberabilidade (grau de liberdade mútua);</p><p>• Diferenciabilidade (propriedade diferenciadora);</p><p>• Separabilidade dinâmica.</p><p>9.1.1 MÉTODOS DE CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS</p><p>Vamos agora conhecer os principais métodos de concentração utilizados na indústria mineral.</p><p>Cada método de concentração utiliza uma ou mais propriedade dos minerais para concentrá-los. O grau</p><p>de liberabilidade das partículas e o fenômeno da separabilidade dinâmica também estão presentes em</p><p>maior ou menor grau nos processos de concentração. São eles:</p><p>• Concentração gravimétrica;</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 157</p><p>• Concentração magnética;</p><p>• Flotação.</p><p>Esses métodos de concentração gravimétrica, magnética e flotação são empregados pela grande</p><p>maioria das mineradoras no tratamento de diferentes tipos de minérios. Além dessas 3 (três) operações</p><p>unitárias de concentração, conheceremos também os processos de lixiviação, utilizado na purificação de</p><p>vários metais não-ferrosos e o processo Bayer, aplicado na purificação do Alumínio.</p><p>9.1.2 GRAU DE LIBERAÇÃO DE PARTÍCULAS</p><p>No capítulo 2 (Fundamentos do tratamento de minérios) e capítulo 5 (Cominuição), estudamos a impor-</p><p>tância do grau de liberação das partículas minerais, pois, para que a concentração ocorra com eficiência, é</p><p>necessário que os minerais estejam fisicamente separados.</p><p>O grau de liberação é a condição na qual as espécies minerais presentes em um minério estão livres</p><p>umas em relação às outras. Ela é expressa em percentagem, ou seja, a quantificação em % de uma espécie</p><p>mineral em forma de partículas livres em relação ao total de partículas (mistas e livres), conforme apresen-</p><p>tado na Figura 115.</p><p>Figura 115 - Liberabilidade das partículas minerais</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.1.3 SISTEMAS DE CONCENTRAÇÃO: ROUGHER, CLEANER E SCAVENGER</p><p>Nas operações unitárias de fragmentação (britagem e moagem) e classificação granulometria (penei-</p><p>ramento e classificação), percebemos que os objetivos de fragmentar e separar as partículas por tamanho</p><p>dificilmente são alcançados em equipamentos isolados, ou seja, são necessários circuitos contendo vários</p><p>equipamentos.</p><p>Na etapa de concentração, também são aplicados circuitos contendo vários equipamentos de concen-</p><p>tração. Vamos conhecê-los?</p><p>A Figura 116 demonstra o processo de concentração de minério de ferro. Repare que houve uma alta</p><p>recuperação do material, sendo que 80% da alimentação foram encaminhadas para o fluxo do concentra-</p><p>do, ou seja, uma recuperação de 80%. E o teor de ferro no concentrado é pouco superior ao teor de Fe da</p><p>alimentação, ou seja, esse equipamento teve um baixíssimo enriquecimento.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS158</p><p>Veja a Figura 116. Os processos de concentração produzem um concentrado do mineral o mais rico</p><p>possível, com elevado nível de recuperação. No entanto, dificilmente conseguiremos, ao mesmo tempo,</p><p>máxima recuperação e máximo enriquecimento numa única operação de concentração.</p><p>Você se lembra dos conceitos de recuperação e enriquecimento? Estudamos esses parâmetros no</p><p>capítulo 4 (Balanço de massa, metalúrgico e de água)!</p><p>Alimentação</p><p>100 t/h</p><p>42%Fe (42 t/h Fe)</p><p>20 t/h</p><p>15%Fe (3,0 t/h Fe)</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>80 t/h</p><p>48,7%Fe (39,0 t/h Fe)</p><p>Rougher</p><p>Figura 116 - Concentração de minérios (Rougher)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Para que tenhamos simultaneamente máxima recuperação e máximo enriquecimento, utilizamos</p><p>circuitos de concentração.</p><p>Observe a Figura 117. Nela, o mesmo equipamento anterior é inserido em um circuito com outro</p><p>concentrador. Repare que o segundo equipamento é alimentado com o concentrado do primeiro.</p><p>Chamamos a primeira etapa de rougher, estágio que recebe a primeira alimentação do circuito de</p><p>concentração. Já a segunda etapa, cleaner, que recebe o concentrado da primeira etapa.</p><p>Alimentação</p><p>100 t/h</p><p>42%Fe (42 t/h Fe)</p><p>20 t/h</p><p>15%Fe (3,0 t/h Fe)</p><p>Rejeito</p><p>80 t/h</p><p>48,7%Fe (39,0 t/h Fe)</p><p>Concentrado</p><p>35,5 t/h</p><p>64%Fe (22,8 t/h Fe)</p><p>Rougher Cleaner</p><p>44,5 t/h</p><p>36,5%Fe (3,0 t/h Fe)</p><p>Rejeito</p><p>Figura 117 - Circuito de concentração de minérios (Rougher e cleaner)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Definimos rougher (que significa “mais áspero”) como o estágio inicial de qualquer operação con-</p><p>centração. É a etapa desbastadora, que produz concentrados e rejeitos de teores inaceitáveis. Por isso,</p><p>precisam ser reprocessados em outros estágios.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 159</p><p>Cleaner significa “limpeza”. Nessa etapa do circuito, o concentrado rougher é reprocessado visando</p><p>elevar o teor do mineral-minério e reduzir o teor dos minerais de ganga.</p><p>A Figura 118 apresenta outro concentrador de minério de ferro. Repare que houve</p><p>um alto</p><p>enriquecimento dele. Mas, veja também que a massa de minério no rejeito é superior ao fluxo do</p><p>concentrado, ou seja, esse equipamento teve uma baixíssima recuperação.</p><p>Alimentação</p><p>100 t/h</p><p>42%Fe (42 t/h Fe)</p><p>80 t/h</p><p>36,5%Fe (29,2 t/h Fe)</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>20 t/h</p><p>64%Fe (12,8 t/h Fe)</p><p>Rougher</p><p>Figura 118 - Concentração de minérios (Rougher)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na Figura 119, o equipamento é inserido em um circuito com outro concentrador. Observe que o segun-</p><p>do equipamento é alimentado com o rejeito do primeiro.</p><p>Você já conhece a primeira etapa (rougher). Já a segunda etapa recebe o nome de scavenger. Ela recebe</p><p>o rejeito da primeira etapa.</p><p>Alimentação</p><p>100 t/h</p><p>42%Fe (42 t/h Fe)</p><p>80 t/h</p><p>36,5%Fe (29,2 t/h Fe)</p><p>Concentrado</p><p>20 t/h</p><p>64%Fe (12,8 t/h Fe)</p><p>Rougher</p><p>16,3 t/h</p><p>15%Fe (2,4 t/h Fe)</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>63,7 t/h</p><p>42%Fe (31,6 t/h Fe)</p><p>Scavenger</p><p>Figura 119 - Circuito de concentração de minérios (Rougher e scavenger)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS160</p><p>Scavenger (que significa catador, removedor) é a etapa do circuito na qual o rejeito rougher é reprocessado,</p><p>visando reaproveitar a fração do mineral-minério que não foi concentrado na primeira etapa do circuito.</p><p>Saiba que os circuitos de concentração (rougher, cleaner e scavenger) são aplicados em inúmeros tipos</p><p>de minérios, nos processos de flotação, concentração magnética e gravimétrica, lixiviação, dentre outras.</p><p>Esses três estágios são aplicados nas usinas de várias formas, podendo conter até estágios de re-cleaner</p><p>e re-scavenger. O circuito convencional representado pelos três estágios é demonstrado na Figura 120.</p><p>Alimentação nova</p><p>Concentrado</p><p>Final</p><p>Concentrado</p><p>Scavenger</p><p>Concentrado</p><p>Rougher</p><p>Rejeito</p><p>Scavenger</p><p>Rejeito</p><p>Cleaner</p><p>Rejeito</p><p>Final</p><p>CLEANER ROUGHER SCAVENGER</p><p>Figura 120 - Circuito de concentração</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.2 CONCENTRAÇÃO GRAVIMÉTRICA</p><p>O método de concentração gravimétrica utiliza a densidade dos minerais como propriedade diferencia-</p><p>dora, no qual partículas de diferentes densidades, tamanhos e formas são separadas por ação da força da</p><p>gravidade ou por forças centrífugas.</p><p>Essa é a mais antiga técnica de concentração utilizada no processamento mineral, devido à simplicidade</p><p>dos equipamentos. Atualmente, a concentração gravimétrica ainda é muito empregada, por causa do seu</p><p>baixo custo de implantação e operação, se comparada às outras técnicas, e o baixo impacto ambiental, por</p><p>não utilizar reagentes químicos na separação dos minerais.</p><p>Na Figura 121, você poderá visualizar como ocorre a concentração gravimétrica .</p><p>Alimentação</p><p>p> 5,0</p><p>p< 2,5</p><p>Figura 121 - Concentração gravimétrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 161</p><p>Neste capítulo, iremos estudar os seguintes concentradores gravimétricos e suas variáveis:</p><p>• Mesa plana;</p><p>• Mesa vibratória;</p><p>• Jigue;</p><p>• Hidrociclones;</p><p>• Espiral de Humphreys;</p><p>• Concentrador centrífugo.</p><p>Vamos falar sobre cada um deles.</p><p>9.2.1 MESA PLANA</p><p>A mesa plana ou mesa estática é utilizada há mais de 60 anos na concentração de minério de ouro livre</p><p>em garimpos e usinas de tratamento de minérios.</p><p>Esse concentrador gravimétrico é constituído por uma mesa inclinada coberta por um tapete de</p><p>borracha com a superfície em forma de “V” na direção do fluxo de polpa mineral. Para você entender</p><p>como ocorre o processo de concentração de partículas densas, observe a Figura 121.</p><p>No equipamento, existem vãos que separam a mesa em três ou mais seções. A polpa mineral é alimen-</p><p>tada na parte superior da mesa. Durante o processo, as partículas minerais se deparam com o primeiro vão,</p><p>no qual as partículas de maior densidade são depositadas nesse espaço, pois as partículas mais leves têm</p><p>maior facilidade de “saltar” esse espaço indo para o próximo setor da mesa.</p><p>Ao final de cada setor, existe um “vão” de separação. Assim, as partículas densas são depositadas nesses</p><p>espaços, constituindo a massa de concentrado. As partículas que conseguirem passar por todos os vãos</p><p>formarão o rejeito ao final do processo. Veja um exemplo de mesa plana na Figura 122.</p><p>Alimentação</p><p>Alimentação</p><p>Distribuidor</p><p>Carpete de borracha</p><p>Carpete de borracha</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Abertura p/ remoção</p><p>de concentrado</p><p>Figura 122 - Mesa plana</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS162</p><p>O formato do tapete de borracha também auxilia a concentração dos minerais pesados, já que as partí-</p><p>culas pequenas e pesadas são sedimentadas no sulco em “V” e se movimentam com menor velocidade que</p><p>os grãos maiores e leves na parte mais superior do fluxo de polpa.</p><p>O comprimento total da mesa é em função da recuperação desejada. A largura usual é em torno de 1,0</p><p>m, a distância vertical entre cada seção é de aproximadamente 8,0 cm e o afastamento entre as seções</p><p>geralmente é de 2,5 cm, podendo ser reguláveis.</p><p>Os sulcos em “V” geralmente têm como dimensões: 3,2 mm de largura máxima, 3,0 mm de profundida-</p><p>de e 3,2 mm de distância entre cada sulco. A inclinação da mesa oscila entre 8º e 10°. A percentagem de</p><p>sólidos em peso geralmente está entre 60% e 70%.</p><p>Na Figura 123, temos um exemplo de mesa plana em escala piloto.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 123 - Mesa plana em escala piloto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.2.2 MESA VIBRATÓRIA</p><p>A mesa vibratória está presente em usinas de tratamento de minérios de ouro na recuperação do metal</p><p>livre no minério e também em plantas de processamento de carvão mineral.</p><p>Nas mineradoras de ouro, a mesa vibratória é inserida no circuito de pré-concentração do ouro, em</p><p>seguida a sua moagem, evitando que partículas de ouro livre sejam encaminhadas para o processo de</p><p>flotação, lixiviação ou outro processo de concentração com maior custo operacional que a gravimetria.</p><p>A mesa vibratória consiste de um plano levemente inclinado (0º a 15°) no sentido da descarga do</p><p>material médio e rejeito, conforme podemos ver na Figura 124. O plano da mesa é feito de madeira e</p><p>revestido com material de borracha ou plástico, parcialmente coberto com rifles que formam corredores</p><p>para o enclausuramento de partículas densas.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 163</p><p>Lamas e lamelares</p><p>Rejeitos</p><p>Oscilação</p><p>Leves</p><p>Pesados</p><p>Intermédios</p><p>Intermédios</p><p>Co</p><p>nc</p><p>en</p><p>tr</p><p>ad</p><p>o</p><p>Alimentação</p><p>Água de lavagem</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 124 - Mesa vibratória</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017</p><p>Mas, como ocorre a separação por gravimetria nesse equipamento?</p><p>Como você pôde observar, a polpa mineral é alimentada na mesa por uma caixa distribuidora localizada</p><p>no lado mais alto do equipamento. Uma segunda caixa distribuidora, alinhada com a primeira, permite a</p><p>introdução da chamada água de lavagem, que forma um filme transversal, perpendicular à mesa.</p><p>A polpa é encaminhada à mesa de concentração e as partículas mais pesadas ficam aprisionadas nos</p><p>espaços entre os rifles. Ou seja, as partículas densas se estratificam devido à turbulência da polpa causada</p><p>pelos rifles e pela movimentação da própria polpa mineral. O material mais leve percorre a mesa no sentido</p><p>do fluxo da alimentação, saltando os rifles da mesa, conforme a Figura 125.</p><p>Os extremos dos rifles são chanfrados no sentido das descargas e formam sobre a superfície uma</p><p>linha diagonal para facilitar a movimentação das partículas pesadas próxima à região de descarga do</p><p>concentrado. Os rifles têm os seguintes objetivos:</p><p>• Aprisionar as partículas pesadas;</p><p>• Estratificar as partículas pesadas da polpa no deck (mesa);</p><p>• Tornar o fluxo turbulento.</p><p>Direção do fluxo</p><p>Riffles</p><p>Figura 125 - Rifles da mesa vibratória</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Devido ao mecanismo de vibração, as partículas mais pesadas que constituem o fluxo de concentrado</p><p>são encaminhadas para o sentido perpendicular à alimentação.</p><p>Você deve está se perguntando: o movimento de “volta” do deck gerado pelo motor não traz as partícu-</p><p>las pesadas ao ponto de origem?</p><p>Não, isso não acontece, pois o mecanismo de vibração provoca um aumento da velocidade no sentido</p><p>da descarga do concentrado e uma diminuição da velocidade no final do curso.</p><p>Na Figura 126, temos um exemplo de mesa vibratória em escala piloto.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS164</p><p>Alimentação</p><p>Coleta de rejeito</p><p>Coleta de material médio</p><p>Coleta de concentrado</p><p>Água de lavagem</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 126 - Mesa vibratória em escala piloto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Vamos conhecer as principais variáveis operacionais da mesa vibratória? São elas:</p><p>• Inclinação da mesa, que pode variar durante o processo;</p><p>• Densidade da polpa da alimentação;</p><p>• Vazão de água de lavagem;</p><p>• Leiaute dos rifles.</p><p>Arthur R. Wilfley (1860 - 1927) teve mais de 24 patentes em seu nome e a maioria de</p><p>suas pesquisas foi na área de processamento mineral. Wilfley foi muito importante</p><p>na evolução dos processos gravimétricos na mineração.</p><p>Uma de suas invenções foi a Mesa Wilfley, mesa vibratória utilizada atualmente nas</p><p>usinas de tratamento de minérios em todo o mundo.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>9.2.3 JIGUE</p><p>No capítulo 2 (Introdução ao tratamento de minérios), vimos que o primeiro texto sobre o tratamento de mi-</p><p>nérios foi em 1956, publicado no livro De Re Metálica de Georges Agrícola. Nele, a autora abordou a concentra-</p><p>ção gravimétrica por jigues, demonstrando que ela é um dos processos mais antigos do processamento mineral.</p><p>Para entendermos o processo de concentração gravimétrica por jigues, imagine a seguinte situação:</p><p>Uma peneira contendo partículas minerais heterogêneas é imersa em um tanque com água. Em segui-</p><p>da, é realizado um movimento de oscilação na peneira, que causa a estratificação das partículas, formando</p><p>um leito com as partículas mais pesadas na parte inferior, e as mais leves na parte superior do leito.</p><p>É basicamente isso que acontece nos jigues industriais! O processo de separação dos minerais de densidades</p><p>diferentes é realizado a partir da estratificação do conjunto de minerais, como você pode ver na Figura 127.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 165</p><p>Figura 127 - Estratificação dos minerais de diferentes densidades</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O jigue é um equipamento de concentração aplicado em minérios com granulometria de 1 a 125 mm,</p><p>ou seja, frações grossas. Minérios de ouro, ferro, tungstênio, dentre outros e também carvão mineral</p><p>podem ser concentrados por jigues. No Brasil, sua maior aplicação é a concentração de granulados22 e</p><p>sinter-feeds23 em minérios de ferro itabiríticos.</p><p>A Figura 128 a seguir representa o processo de jigagem. O jigue é basicamente composto por uma arca</p><p>que contém um crivo em seu interior, ou seja, uma tela coberta por um leito de esferas metálicas ou miné-</p><p>rio com granulometria e densidade controlada.</p><p>Um sistema realiza a pulsação da água no interior do equipamento, causando a movimentação do leito</p><p>e a estratificação dos minerais. Durante o movimento de elevação do leito, o crivo fica “aberto”. As partícu-</p><p>las mais pesadas se movimentam para a base da arca, e as mais leves são descartadas na parte superior do</p><p>equipamento, conforme Figura 128.</p><p>Pistão</p><p>Alimentação</p><p>Partículas menos</p><p>densas</p><p>Partículas mais</p><p>densas</p><p>Leito</p><p>Crivo</p><p>Figura 128 - Separação por densidade no jigue</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Diversos modelos de jigues são utilizados pelas mineradoras. Eles se diferem pela geometria, saída dos</p><p>produtos, pelo meio de pulsação da água, entre outros detalhes. Apesar da variedade de jigues no merca-</p><p>do, podemos citar os seguintes aspectos básicos desse concentrador, de acordo com a Figura 129:</p><p>22 Granulado: minério de Fe com granulometria entre 32 mm e 6,3 mm. Na maioria das vezes, é usado diretamente nos altos-fornos</p><p>das siderúrgicas para a produção de ferro gusa.</p><p>23 Sinter-feed: minério de Fe com granulometria entre 6,3 mm e 0,15 mm. É encaminhado ao processo de sinterização para aglome-</p><p>ração, transformando em sínter.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS166</p><p>F</p><p>C</p><p>B</p><p>G</p><p>AA</p><p>E</p><p>D</p><p>F</p><p>C</p><p>B</p><p>G</p><p>AA</p><p>E</p><p>D</p><p>Figura 129 - Aspectos básicos do jigue</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>• A arca que deposita o meio fluido que sofre o movimento de impulsão e sucção (A);</p><p>• O crivo, ou seja, uma superfície perfurada que mantém o leito (B);</p><p>• O mecanismo que realiza o movimento de impulsão e sucção da água, geralmente composto por um</p><p>motor, pistão, etc. (F), (C);</p><p>• O sistema de descarga do flutuado, formado pelas partículas de menor densidade e do afundado,</p><p>composto pelas partículas de maior densidade (D);</p><p>• O sistema de adição e controle de água na arca do jigue (E).</p><p>Diversas variáveis influenciam a eficiência de separação gravimétrica dos jigues. Os principais são:</p><p>• Distribuição da alimentação;</p><p>• Tipo de leito;</p><p>• Frequência;</p><p>• Amplitude;</p><p>• Água do processo.</p><p>Curioso para conhecer a influência dessas variáveis no processo de jigagem? Então, não pare a sua leitura!</p><p>A polpa mineral deve ser distribuída uniformemente em toda a área de alimentação do jigue. Quanto</p><p>menor as variações da taxa de alimentação, menor será a instabilidade de desempenho do processo de</p><p>separação das partículas.</p><p>Os leitos utilizados nos jigues podem ser de bolas de aço, minério bitolado, minério ou material com</p><p>densidade intermediária à alimentação, com dimensões aproximadas de 2 vezes a abertura do crivo, para</p><p>evitar o seu entupimento.</p><p>Atenção! Leitos com partículas muito grandes poderão ter dificuldade para se deslocarem durante o</p><p>impulso ascendente.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 167</p><p>Os crivos são compostos de chapas de aço, borracha ou poliuretano com aberturas retangulares ou circula-</p><p>res que geralmente têm 3 vezes o tamanho do topsize da alimentação para evitar entupimento das aberturas.</p><p>Os vários modelos de jigues proporcionam diferentes níveis de impulsão e sucção, que podem ser varia-</p><p>dos para cada tipo de minério e de operação, a partir da frequência e amplitude do sistema de movimen-</p><p>tação da água. Jigues mais modernos apresentam mecanismos que possibilitam a rápida variação desses</p><p>parâmetros, fornecendo melhor controle operacional do processo.</p><p>Elevadas frequências, aliadas a menores amplitudes, geram melhores resultados para concentração de</p><p>partículas finas.</p><p>As operações com elevadas frequências e amplitudes acarretam maior capacidade do jigue, pois a pol-</p><p>pa mineral percorrerá o equipamento mais rápido. Geralmente, esse tipo de operação prejudica o efeito de</p><p>estratificação das partículas.</p><p>Nos jigues, existem dois tipos de entrada de água no processo:</p><p>• Água de topo, adicionada na caixa de alimentação, mantém a polpa numa diluição desejada, ou seja,</p><p>adapta a percentagem de sólidos para o processo de jigagem.</p><p>• Água da arca, adicionada sob o crivo para controlar a sucção dos finos para a arca.</p><p>Lembrando que um menor volume de água na arca aumenta a capacidade de sucção, elevando a efi-</p><p>ciência da concentração de finos. A água de arca também serve para evitar a drenagem de toda a água</p><p>contida na alimentação, mantendo o leito sob uma camada líquida.</p><p>9.2.4 HIDROCICLONE</p><p>Você lembra que já falamos do hidrociclone? Conhecemos esse equipamento no capítulo anterior! Eles</p><p>também podem ser utilizados como concentradores gravimétricos, tendo como diferença entre os hidro-</p><p>ciclones classificadores o seu tamanho e geometria.</p><p>Os hidrociclones concentradores são projetados para minimizar o efeito de classificação granulométrica</p><p>e maximizar a influência da densidade das partículas na separação do overflow e underflow. As diferenças</p><p>construtivas são resumidas pelo maior diâmetro e comprimento do vortex finder, menor comprimento da</p><p>parte cônica e ângulo do ápex mais acentuado. A Figura 130 demonstra a diferença entre eles.</p><p>Hidrociclone classificador Hidrociclone concentrador</p><p>cone composto</p><p>Hidrociclone concentrador</p><p>cone curto</p><p>Figura 130 - Hidrociclones Classificador X Concentrador</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS168</p><p>Igualmente no hidrociclone classificador, a polpa é alimentada tangencialmente, sob pressão, forman-</p><p>do um ciclone no interior do equipamento.</p><p>Como vimos, o hidrociclone concentrador possui um vortex finder mais comprido e de maior diâmetro</p><p>que os classificadores. Nessa região, a intensidade da força centrífuga é muito</p><p>alta, ocasionando a estratifi-</p><p>cação das partículas de diferentes densidades e tamanhos.</p><p>As partículas pesadas estão mais sujeitas à ação da força centrífuga. Por esse motivo, elas são direciona-</p><p>das para a parte superior da parede cônica. As partículas leves e grossas são encaminhadas para o centro</p><p>do cone. E as partículas mais finas preenchem os espaços entre os minerais pesados e grossos.</p><p>As partículas grossas e leves são arrastadas para o overflow pelo fluxo aquoso ascendente, enquanto a</p><p>polpa estratificada se aproxima do ápex e sai como underflow.</p><p>9.2.5 ESPIRAL DE HUMPHREY</p><p>O concentrador de Humphrey, ou simplesmente concentrador espiral, consiste de um canal helicoidal</p><p>cilíndrico com seção transversal semicircular. A polpa mineral é alimentada na parte superior do concentra-</p><p>dor e escoa por todo equipamento. As partículas mais densas formam uma faixa no lado interno do fluxo</p><p>da polpa e são removidas por aberturas em cada lance helicoidal.</p><p>Em cada volta da espiral, existem duas aberturas interligadas a um dispositivo regulável que guia os mi-</p><p>nerais pesados para o orifício de coleta. Cada abertura é conectada por mangueiras ao tubo coletor central,</p><p>que soma as partículas recolhidas nas várias aberturas em um único produto, como mostra a Figura 131.</p><p>Na parte inferior do espiral Humphrey, existe uma caixa que recebe os minerais leves que não são reco-</p><p>lhidos pelas aberturas.</p><p>Água de</p><p>lavagem</p><p>Água de</p><p>lavagem</p><p>Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Tubos de recolhimento</p><p>do concentrado</p><p>Calha com Água</p><p>de lavagem</p><p>Orifício de saída do concentrado</p><p>com septo regulável para corte</p><p>da faixa desse produto</p><p>VISTA LATERAL</p><p>Alimentação</p><p>(minério + água)</p><p>Figura 131 - Espiral de Humphrey</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 169</p><p>A polpa mineral que percorre a espiral forma dois fluxos ao longo do processo: um deles é a película flui-</p><p>da, contendo a maioria dos minerais grossos e pesados; e o outro é o restante da corrente, formado pelos</p><p>minerais pequenos e leves e pela água da polpa.</p><p>Em seguida, cada abertura é adicionada transversalmente à corrente a água de lavagem para suprir</p><p>parte da água que se perde nas aberturas e devolver à corrente fluida as partículas não recolhidas, para</p><p>que elas sejam reclassificadas.</p><p>O espiral Humphrey pode ser utilizado na concentração de minérios de 8 a 200#, em que se tem uma</p><p>grande diferença entre as densidades do mineral-minério e o mineral de ganga. No Brasil, esse tipo de</p><p>equipamento tem maior aplicação na concentração de minério de ferro, na qual é separada a hematita ou</p><p>magnetita do quartzo.</p><p>A capacidade em massa de cada espiral pode variar de 0,5 a 2,5t/h e, devido a sua baixa produtividade,</p><p>a sua utilização ocorre em baterias contendo várias espirais.</p><p>A polpa da alimentação geralmente tem 20 a 30% de sólidos. Sua vazão dependerá das características</p><p>do minério, oscilando de 50 a 110L/min, e o consumo de água para cada espiral, incluindo a água de lava-</p><p>gem, varia de 50 a 100L/min, lembrando que essa água é normalmente recirculada pela usina.</p><p>Na Figura 132, temos um exemplo de espiral de Humphrey em escala piloto.</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 132 - Espiral de Humphrey em escala piloto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS170</p><p>Concentrador centrífugo</p><p>Os concentradores gravimétricos não apresentam boas recuperações na concentração de minérios com</p><p>granulometria abaixo de 100#. O espiral Humphrey, por exemplo, apresenta somente 10% de recuperação</p><p>em minérios abaixo de 150#. Isso é muito baixo, não é?</p><p>Para a concentração de minérios finos, principalmente os não ferrosos, utilizamos os concentradores</p><p>centrífugos, que aplicam a força centrífuga como meio de separação dos minerais.</p><p>Os principais concentradores centrífugos usados pelas mineradoras são:</p><p>• Knelson;</p><p>• Falcon;</p><p>• Jigue centrífugo;</p><p>• Multi-Gravity Separator.</p><p>No Brasil, os concentradores Knelson e o Falcon são os mais utilizados, principalmente no tratamento de</p><p>minério de ouro. Vamos lhe apresentar cada um deles!</p><p>Knelson</p><p>A força centrífuga empregada no concentrador Knelson é cerca de 60 vezes a força de gravidade, am-</p><p>pliando a diferença entre a densidade e os minerais.</p><p>A polpa é alimentada no centro do cesto cônico, formado por vários anéis que gira em altas rotações,</p><p>criando um campo centrífugo.</p><p>Devido à força centrífuga, as partículas mais pesadas ficam enclausuradas nos anéis do cesto na parte</p><p>interna do equipamento; enquanto as partículas leves são gradualmente deslocadas para fora dos anéis,</p><p>saindo na parte superior do concentrador, conforme a Figura 133.</p><p>Leito de minerais</p><p>pesados</p><p>Tubo de</p><p>alimentação</p><p>Rejeito</p><p>Estrias</p><p>Camisa de água</p><p>Seção transversal</p><p>CONCENTRADOR CENTRÍFUGO</p><p>Visão externa</p><p>Figura 133 - Concentrador Knelson</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 171</p><p>Nesse equipamento, a alimentação e a descarga do rejeito são operações contínuas; já a descarga do</p><p>concentrado é periódica, ou seja, descontínua. A operação de concentração centrífuga é contínua por um</p><p>período de 8 a 10 h para minérios de ouro, até que os anéis estejam carregados por minerais pesados.</p><p>Passado esse período, o equipamento é parado e descarregado. Essa operação é realizada em 10 a 15 min.</p><p>A injeção de água sob pressão por meio dos orifícios graduadas nos anéis é usada para auxiliar a movi-</p><p>mentação das partículas leves para fora do equipamento e evitar sua acomodação no cesto. O jato pressu-</p><p>rizado de água expulsa as partículas leves do cesto, conforme podemos ver na Figura 134.</p><p>Produto Leve Produto Leve</p><p>Anéis</p><p>Partículas</p><p>leves</p><p>Partículas</p><p>densas</p><p>Descarga do</p><p>produto leve</p><p>Descarga do</p><p>produto denso</p><p>Alimentação</p><p>Água</p><p>Entrada de água</p><p>Figura 134 - Processo de concentração no Knelson</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A água pressurizada é uma das variáveis mais importantes no Knelson. Caso a pressão seja muito alta,</p><p>poderá ocasionar a expulsão das partículas finas ou superfinas pesadas. Quando a pressão for muito baixa,</p><p>haverá deposição de partículas leves nos anéis, implicando a redução da recuperação de material denso.</p><p>Veja o modelo desse equipamento na Figura 135.</p><p>1 - Alimentação</p><p>2 - Rejeito</p><p>3 - Concentrado</p><p>4 - Rotor</p><p>5 - Válguma cinemática</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>5</p><p>Figura 135 - Knelson em escala piloto</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS172</p><p>Falcon</p><p>O concentrador Falcon é muito similar ao Knelson, tanto em sua forma, como em sua operação. Pode-</p><p>mos dizer que esse equipamento é a evolução do Knelson. O Falcon também é composto por um cone que</p><p>gira em altas rotações, gerando uma intensidade do campo gravitacional mais alto que o Knelson.</p><p>A polpa é alimentada pela parte central. Diferentemente do equipamento estudado anteriormente, o</p><p>cesto do Falcon não contém anéis e água contrapressão.</p><p>A força centrífuga direciona as partículas para a parede do cone, na qual se forma uma camada de ma-</p><p>terial que se move para a parte superior do equipamento. Durante esse movimento, as partículas leves se</p><p>soltam da camada devido ao fluxo de água e são direcionadas para fora do cesto. Já as partículas pesadas</p><p>ficam retidas no cone e são descarregadas na parte inferior de um cilindro que envolve o cone.</p><p>Conheça um modelo desse equipamento na Figura 136.</p><p>1 - Alimentação</p><p>2 - Rejeito</p><p>3 - Concentrado</p><p>4 - Rotor</p><p>5 - Válguma cinemática</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>5</p><p>Figura 136 - Concentrador Falcon</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.3 CONCENTRAÇÃO MAGNÉTICA E ELETROSTÁTICA</p><p>Em nosso país, há uma incrível diversidade mineral e somos autossuficientes em vários minérios, como</p><p>exemplos, o minério de ferro, nióbio, alumínio, ouro, dentre outros. Para processá-los, utilizamos vários</p><p>tipos de operações unitárias de concentração.</p><p>Conhecemos os equipamentos da concentração gravimétrica que estão presentes nas usinas de tra-</p><p>tamento de minérios em todo o mundo. Agora, iremos estudar a concentração magnética e eletrostática.</p><p>Siga em sua leitura e conheça mais uma operação unitária de concentração!</p><p>A concentração magnética é um método muito utilizado na concentração e/ou purificação</p><p>de muitas</p><p>substâncias minerais no tratamento de minérios e também em vários ramos industriais, na remoção e</p><p>separação de materiais metálicos, como exemplo, as sucatas. Chamamos de susceptibilidade magnética a</p><p>propriedade dos minerais que determina sua resposta ao campo magnético.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 173</p><p>Podemos classificar essa propriedade dos minerais em duas categorias:</p><p>• Os minerais que são atraídos pelo campo magnético</p><p>Ferromagnéticos</p><p>Paramagnéticos{</p><p>• Os minerais que são não são atraídos pelo campo magnético Diamagnéticos{</p><p>A concentração/separação magnética é um importante método de concentração, principalmente no</p><p>tratamento de minérios de Fe.</p><p>Ao lado da flotação, a concentração magnética é responsável pela grande produção de minério de Fe</p><p>em nosso país, por isso é fundamental o conhecimento desse processo.</p><p>Diferentemente da concentração magnética, a separação eletrostática é um processo restrito a poucos</p><p>tipos de minérios e tem menos aplicação em nossas usinas de tratamento.</p><p>Os primeiros concentradores eletrostáticos industriais foram implantados no início do século XIX, na</p><p>separação de ouro e sulfetos metálicos do quartzo, que têm baixíssima condutividade eletrostática. Com</p><p>a evolução de outros processos de concentração, como a flotação, concentração magnética, dentre outros,</p><p>a concentração eletrostática caiu em desuso.</p><p>Em meados do século XX, houve excelente progresso no uso de fontes de alta tensão e grande ex-</p><p>pansão nas áreas de eletricidade e eletrônica, recolocando a separação eletrostática como opção de</p><p>concentração de minérios, principalmente nos não ferrosos e metais pesados24.</p><p>Para a aplicação da concentração eletrostática, é necessária a existência de dois fatores elétricos:</p><p>• Um campo elétrico de intensidade suficiente para desviar uma partícula eletricamente carregada em</p><p>movimento na região do campo elétrico;</p><p>• Partículas minerais, que devem ter carga elétrica superficial ou polarização induzida, para que sejam</p><p>influenciadas pelo campo elétrico.</p><p>9.3.1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS</p><p>A concentração magnética utiliza a susceptibilidade magnética das espécies minerais presentes em</p><p>um dado minério como propriedade diferenciadora. Os equipamentos com essa característica separam os</p><p>minerais que são atraídos dos que são repelidos pelo campo magnético.</p><p>Para entendermos como acontece essa separação, observe a Figura 137 e o Quadro 15!</p><p>24 Metais pesados: metais de elevada densidade, (>4,0 g/cm³) e altos valores de número atômico, massa específica e massa atômica.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS174</p><p>Ferromagnéticas</p><p>Ex: Magnetita (Fe3O4)</p><p>Paramagnéticas</p><p>Ex: Hematita (Fe2O3)</p><p>Diamagnéticas</p><p>Ex: Quartzo (SiO2)</p><p>In</p><p>du</p><p>çã</p><p>o</p><p>m</p><p>ag</p><p>né</p><p>tic</p><p>a</p><p>Campo magnético</p><p>Figura 137 - Concentração magnética</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A Figura 134 demonstra um exemplo de interação do campo magnético em minerais ferromagnéticos,</p><p>paramagnéticos e diamagnéticos. Observe que a magnetita (Fe3O4) tem uma elevada indução ao campo</p><p>magnético, ou seja, ela é fortemente atraída para o campo magnético; a hematita (Fe2O3) também é atraída,</p><p>mas sua indução magnética é menor; já o quartzo (SiO2) não é atraído pelo campo magnético e sim repelido.</p><p>Como a magnetita tem alta afinidade ao campo magnético, é preciso baixos campos magnéticos para</p><p>sua separação dos demais minerais. Geralmente, campos de até 5000 Gauss são suficientes para a atração</p><p>de minerais ferromagnéticos.</p><p>Operacionalmente, o que quer dizer isso? Como é utilizado um baixo campo magnético, consequente-</p><p>mente menor energia é gasta no processo.</p><p>Já os minerais paramagnéticos necessitam de um maior campo magnético para se separar dos demais</p><p>minerais. Em geral, é utilizado um campo maior que 10000 Gauss para atração desses minerais, acarretan-</p><p>do um maior custo operacional.</p><p>Como os minerais diamagnéticos são repelidos pelo campo magnético, podemos aplicar infinitas gran-</p><p>dezas e eles não serão atraídos!</p><p>Gauss (G) é a unidade que representa a densidade de fluxo magnético ou indução</p><p>magnética. Esse nome é uma homenagem ao matemático e físico alemão Carl</p><p>Friedrich Gauss.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>Atenção! Toda a atividade magnética cessa se as partículas são aquecidas acima de uma determina-</p><p>da temperatura, chamada temperatura de Curie. Cada elemento tem uma temperatura de Curie. Alguns</p><p>exemplos: Fe 770 °C, Ni 358 °C, Co 1120 °C e outros.</p><p>Caso o material atinja essa temperatura, ele não será mais atraído pelo campo magnético.</p><p>No Quadro 15, vamos conhecer a classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 175</p><p>CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS EM RELAÇÃO À AFINIDADE AO CAMPO MAGNÉTICO</p><p>Os minerais que são atraídos pelo</p><p>campo magnético.</p><p>Ferromagnéticos</p><p>São fortemente atraídos pelo campo magnético. O exemplo mais</p><p>conhecido no tratamento de minérios é a magnetita.</p><p>Paramagnéticos São atraídos fracamente pelo campo magnético. Exemplo: a hematita.</p><p>Os minerais que são repelidos pelo</p><p>campo magnético.</p><p>Diamagnéticos</p><p>São repelidos pelo campo magnético. Como exemplos, temos o quartzo,</p><p>magnesita, calcita e outros.</p><p>Quadro 15 - Classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.3.2 TIPOS DE SEPARADORES</p><p>Existem vários tipos de separadores magnéticos disponibilizados no mercado mineral, que podem</p><p>produzir o campo magnético por imãs permanentes ou eletroímãs.</p><p>Os imãs permanentes podem ser fabricados por diferentes substâncias naturais, por exemplo, a</p><p>magnetita. A maioria dos concentradores magnéticos são compostos por substâncias sintéticas, como</p><p>o neodímio, capazes de produzir campos de alta intensidade.</p><p>Os eletroímãs são formados por um núcleo de ferro enviado por uma bobina composta por fios. Para</p><p>que o eletroímã se torne magnético, ou seja, crie um campo magnético, é necessário que uma corrente</p><p>elétrica passe pelas espiras da bobina.</p><p>Os equipamentos que manipulam sucatas em ferros velhos utilizam eletroímãs. Você já percebeu que,</p><p>em um determinado momento, o campo magnético deixa de atuar e o material cai?</p><p>Veja um exemplo de eletroímã na Figura 138.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Pe</p><p>ta</p><p>rA</p><p>n</p><p>Figura 138 - Eletroímã</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS176</p><p>O que acontece é que o eletroímã teve sua energia elétrica momentaneamente cortada. Com isso, o</p><p>campo magnético deixa de existir. Na concentração magnética, os equipamentos que utilizam eletroímãs</p><p>são capazes de gerar altíssimos campos magnéticos.</p><p>Os concentradores magnéticos podem ser classificados de acordo com a intensidade de seu campo</p><p>magnético, podendo ser de baixa, média e alta intensidade. Seus objetivos são diferentes no tratamento</p><p>de minérios e em outros setores da indústria.</p><p>Os concentradores de baixa intensidade têm o objetivo de pré-concentração de minérios e são utiliza-</p><p>dos para processar os minerais ferromagnéticos. Já os concentradores de média e alta intensidade realizam</p><p>a concentração final dos minérios e são utilizados no processamento de minerais paramagnéticos.</p><p>A concentração magnética pode ser realizada tanto a seco como a úmido, mas, como você já sabe, as</p><p>operações de tratamento de minérios são na grande maioria a úmido. Vamos conhecer a seguir os equipa-</p><p>mentos mais utilizados pelas mineradoras que trabalham a úmido?</p><p>Siga em frente!</p><p>Separador de correias cruzadas</p><p>O separador de correias cruzadas produz um campo de baixa à média intensidade, trabalha a seco e sua</p><p>aplicação se concentra na separação de impurezas metálicas ou na extração de sucatas em vários ramos</p><p>industriais, inclusive na mineração.</p><p>Ele utiliza imãs permanentes ou eletromagnéticos, produzindo campos magnéticos de até 5000 Gauss.</p><p>A alimentação percorre a correia transportadora principal e, perpendicularmente a ela, existe uma ou mais</p><p>correias secundárias constituídas de imãs permanentes ou eletroímãs.</p><p>As partículas magnéticas são atraídas pelo campo magnético e posteriormente são arrastadas pela</p><p>correia até um ponto em que não há interferência dele, onde são</p><p>descarregadas, conforme podemos</p><p>observar na Figura 139.</p><p>Figura 139 - Separador magnético de correias cruzadas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 177</p><p>A intensidade do campo magnético aumenta no sentido da alimentação, à extremidade oposta da</p><p>correia transportadora, ou seja, a intensidade dos imãs cresce ao longo da correia transportadora. Vamos</p><p>a um exemplo?</p><p>Um separador de correias cruzadas é composto de 3 (três) eletroímãs de intensidade de 2000, 4000</p><p>e 5000 Gauss. O primeiro eletroímã (2000 Gauss) atrairá as partículas ferromagnéticas, e os outros (4000</p><p>e 5000 Gauss) atuarão na captação de partículas de menor afinidade ao campo magnético, conforme</p><p>observamos na Figura 140.</p><p>2000 Gauss</p><p>Correias</p><p>Transversais</p><p>Correia</p><p>Principal</p><p>4000 Gauss 5000 Gauss</p><p>Alimentação</p><p>Produto não</p><p>magnético</p><p>Produto</p><p>magnético</p><p>Figura 140 - Aplicação do campo magnético no separador de correias cruzadas</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As principais variáveis do processo de separação por correias cruzadas são:</p><p>• Velocidade das correias;</p><p>• Distância entre a correia principal e as perpendiculares;</p><p>• Taxa de alimentação.</p><p>Separadores de Tambor</p><p>São aplicados na concentração de partículas ferromagnéticas, inseridos no início do circuito de concentração</p><p>magnética, ou seja, na etapa rougher. Esses equipamentos são extremamente versáteis, pois podem trabalhar</p><p>tanto a seco como a úmido, produzindo campos magnéticos a partir de imãs permanentes ou eletroímãs.</p><p>Os equipamentos de operação a seco são aplicados normalmente na limpeza magnética de materiais</p><p>não magnéticos. Em geral, eles utilizam imãs permanentes, podendo ter o conjunto de imãs fixos ou</p><p>móveis, conforme a Figura 141.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS178</p><p>Alimentação</p><p>Partículas</p><p>não magnéticas</p><p>Partículas</p><p>magnéticas</p><p>Partículas</p><p>não magnéticas</p><p>Partículas</p><p>magnéticas</p><p>Raspador</p><p>Alimentação</p><p>Figura 141 - Separadores de tambor a seco</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O modelo de imã permanente fixo é composto por um “semianel” magnético, circundado por um tambor em</p><p>aço inox que gira em sentido anti-horário. As partículas magnetizadas acompanham o movimento do tambor.</p><p>Já as não magnéticas continuam o movimento de queda, pois não são atraídas pelo campo magnético.</p><p>As partículas magnéticas se desprendem do tambor assim que entram na região de ausência do campo</p><p>magnético. Veja que o imã permanente é composto por polos opostos (norte-sul, sul-norte). Isso é feito</p><p>para que as partículas magnéticas se orientem no decorrer da troca do sentido do campo magnético.</p><p>No modelo de imã permanente móvel, o tambor é fixo e o anel de imã gira em sentido horário. Como</p><p>no modelo anterior, as partículas não magnéticas continuam o movimento de queda, pois não são atraídas</p><p>pelo campo magnético. Já as magnéticas ficam aderidas ao tambor e são posteriormente retiradas pela</p><p>ação de um raspador.</p><p>Os separadores de tambor a úmido são frequentemente utilizados no tratamento de minério de Fe na</p><p>concentração de partículas ferromagnéticas e também nas operações em que o minério de ferro contém</p><p>partículas ferrosas heterogêneas. Nesse caso, esse equipamento é usado na etapa de pré-concentração. Na</p><p>Figura 136, vimos um exemplo de circuito de concentração magnética, lembra-se disso?</p><p>O primeiro equipamento de concentração magnética que realiza a pré-concentração do minério é um</p><p>modelo de separador de tambor a úmido.</p><p>Nele, um tambor de aço inox, composto por imãs permanentes, é imerso em um tanque. As partícu-</p><p>las finas dos metais ferrosos em suspensão são atraídas para a superfície do tambor, devido ao campo</p><p>magnético criado pelos imãs.</p><p>As partículas ferrosas acompanham o movimento do tambor até a região de ausência do campo mag-</p><p>nético, onde são descartadas em um chute. Há dois modelos de concentradores de tambores a úmido</p><p>utilizados pelas mineradoras: no modelo concorrente, a rotação do tambor acompanha o sentido fluxo</p><p>de polpa; já no modelo contra concorrente, a rotação do tambor é contrária ao sentido do fluxo da polpa</p><p>mineral, conforme podemos observar na Figura142.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 179</p><p>Alimentação</p><p>Modelo: concorrente</p><p>Material não</p><p>magnético + água Material magnético</p><p>+ água</p><p>Material magnético</p><p>+ água</p><p>Material não</p><p>magnético + água</p><p>Água</p><p>Modelo: contra concorrente</p><p>Alimentação</p><p>Im</p><p>ã permanente</p><p>Figura 142 - Modelos de separadores de tambor a úmido</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A escolha do modelo dependerá das características do minério e do processo de concentração. O que</p><p>temos que ter em mente é que o objetivo da aplicação desse tipo de concentrador no circuito de concen-</p><p>tração é a separação de partículas ferromagnéticas, pois esse equipamento produz um campo magnético</p><p>de baixa à média intensidade.</p><p>Os minérios de ferro que são lavrados atualmente em nosso país são predominantes hemáticos, ou seja, o</p><p>seu mineral-minério é a hematita (Fe2O3). Como você já sabe, esse mineral é paramagnético. Por esse motivo,</p><p>utilizamos os concentradores magnéticos de alta intensidade na separação desse mineral. O mais utilizado</p><p>pelas mineradoras é o concentrador Jones, também chamado de carrossel. Pronto para conhecê-lo?</p><p>Os separadores magnéticos tipo Jones de alta intensidade a úmido são utilizados nos circuitos de bene-</p><p>ficiamento de grandes massas de minério fracamente magnéticos, principalmente minérios de ferro, com</p><p>alta recuperação de frações ultrafinas de hematita.</p><p>O concentrador Jones utiliza dois ou mais pares de eletroímãs em lados opostos como fonte de campo</p><p>magnético. Ele é composto por dois ou mais discos que giram num plano horizontal entre os polos criados</p><p>pelos eletroímãs. Cada disco recebe a alimentação da polpa mineral em dois pontos diferentes. Assim,</p><p>as caixas de trabalho são carregadas duas vezes a cada giro do disco de maneira contínua. A Figura 143</p><p>representa a vista de cima de um disco.</p><p>Na extremidade dos discos são instaladas caixas de trabalho compostas por placas ranhuradas a uma</p><p>determinada distância entre si, chamadas matriz de separação.</p><p>A polpa mineral é alimentada sobre a matriz de separação, porque o campo magnético e as partículas</p><p>magnéticas ficam aprisionados na matriz. Já as partículas diamagnéticas passam direto pelas placas para-</p><p>lelas (matriz) e são direcionadas ao um duto de material não magnéticos (Figura 143).</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS180</p><p>Norte</p><p>Descarga médios</p><p>Descarga médios</p><p>Descarga Concentrado</p><p>Descarga Concentrado</p><p>Alimentação da polpa</p><p>Alimentação da polpa</p><p>Sul</p><p>Figura 143 - Vista de cima de disco de um concentrador magnético tipo Jones</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A alimentação é realizada na região de atuação do campo magnético. Assim, as matrizes são carregadas</p><p>de material magnético. Quando elas estão próximas a serem retiradas da região do campo magnético,</p><p>um jato d’água é direcionado na parte superior das matrizes, retirando as partículas que são mediamente</p><p>atraídas por esse campo.</p><p>O restante das partículas retidas na matriz é retirado por um jato de água em uma região onde não há</p><p>atuação do campo magnético, pois são materiais fortemente atraídos por ele. Desse modo, as matrizes</p><p>estão “limpas” e aptas para continuarem o processo no próximo ponto de alimentação.</p><p>Na Figura 144, temos um exemplo de sistema de água de lavagem do concentrador magnético tipo Jones.</p><p>AlimentaçãoÁgua de lavagem</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 144 - Sistema de água de lavagem do concentrador magnético tipo Jones</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As usinas de tratamento utilizam concentradores Jones de dois ou três discos, podendo ter dois ou mais</p><p>pares de eletroímãs por disco. Lembre que cada disco terá todos os componentes já demonstrados na</p><p>Figura 143. Em geral, você irá se deparar com modelos de dois discos, como podemos ver na Figura 145.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 181</p><p>Produto</p><p>Magnético</p><p>Produto</p><p>Médio</p><p>Produto</p><p>não Magnético</p><p>Alimentação</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 145 - Concentrador magnético tipo Jones de dois discos (rotores)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Agora, vamos lhe</p><p>apresentar as principais variáveis operacionais do concentrador Jones. São elas:</p><p>• Percentagem de sólidos da polpa;</p><p>• Água de lavagem;</p><p>• Campo magnético;</p><p>• Rotação dos discos.</p><p>9.3.3 APLICAÇÕES PRÁTICAS</p><p>Vamos falar de circuito de concentração magnética. Na Figura 146, observe que são utilizados dois tipos</p><p>de concentradores magnéticos: primeiro, o minério é processado em um campo de baixa intensidade; em</p><p>seguida, o seu rejeito é encaminhado para o equipamento de alta intensidade.</p><p>Concentração</p><p>magnética</p><p>(alta intensidade)</p><p>Concentração</p><p>magnética</p><p>(baixa intensidade)</p><p>Alimentação</p><p>Rejeito</p><p>Baixa intensidade</p><p>Concentrado</p><p>Alta intensidade</p><p>Rejeito</p><p>Alta intensidade</p><p>Figura 146 - Circuito de concentração magnética</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS182</p><p>Esse tipo de circuito é uma prática usual nas usinas de tratamento de minérios de ferro. O concentrador</p><p>de baixa intensidade separa o mineral de alta afinidade ao campo magnético, como a magnetita, e enca-</p><p>minha o seu rejeito para o concentrador de alta intensidade. Lá ele separa os minerais de baixa afinidade</p><p>ao campo magnético, necessitando de alta intensidade magnética para separá-los, no caso do minério de</p><p>ferro, a hematita.</p><p>Interessante, não é? Tudo se relaciona com o custo operacional, pois minerais de alta afinidade ao cam-</p><p>po magnético não necessitam de altos campos magnéticos para a sua separação. Lembre-se de que quan-</p><p>to mais alto o campo magnético do equipamento, maior é o OPEX25 da operação.</p><p>Quer saber mais sobre métodos de concentração gravimétrica e magnética? Então,</p><p>leia o Livro Separação Densitária: CHAVES, Arthur Pinto; FILHO Rotênio Castelo</p><p>Chaves. Separação Densitária. 3. ed. São Paulo: Oficina dos Textos, 2013. v. 6.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>9.4 FLOTAÇÃO</p><p>A flotação é um processo de separação de substâncias sólidas aplicado em vários ramos industriais.</p><p>Nele, as partículas sólidas são separadas, explorando as diferenças nas características de superfície entre as</p><p>espécies presentes, como podemos verificar na Figura 147.</p><p>A polpa contendo partículas hidrofóbicas e hidrofílicas é alimentada em um equipamento que produ-</p><p>zirá um fluxo de ar. Em seguida, ele arrastará as partículas hidrofóbicas para a parte superior do fluido, pois</p><p>elas têm maior afinidade pelo ar. Já as partículas hidrofílicas são arrastadas pelo fluxo de água e direciona-</p><p>das para a parte inferior do fluido, devido a sua afinidade pela água.</p><p>Alimentação</p><p>Flotação</p><p>Produto</p><p>flotado</p><p>Partículas</p><p>hidrofóbicas</p><p>Partículas</p><p>hidrofílicas</p><p>Produto</p><p>afundado</p><p>Figura 147 - Processo de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>25 OPEX: sigla inglesa Operational Expenditure, que significa “despesas operacionais”. Refere-se ao custo operacional do processo.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 183</p><p>No capítulo 2 (Fundamentos do tratamento de minérios), estudamos que tanto o produto afundado</p><p>como o flotado podem ser concentrados ou rejeitos.</p><p>Como a característica de superfície dos minerais pode ser inibida, em alguns casos será mais apropriado</p><p>flotar o concentrado, ou seja, as partículas úteis serão transformadas momentaneamente de hidrofílicas</p><p>em hidrofóbicas pela ação de reagentes. É claro que essa transformação não será necessária nos casos de</p><p>partículas naturalmente hidrofóbicas.</p><p>Em outras situações, os elementos inúteis serão flotados. Essa escolha dependerá do minério, do equi-</p><p>pamento, da relação de elementos úteis e inúteis, dentre outras características do processo.</p><p>Quando o mineral-minério é flotado e o rejeito é afundado, chamamos esse processo de flotação direta.</p><p>Já em casos contrários, em que o rejeito é flotado e o mineral-minério é afundado, temos a flotação reversa.</p><p>O fenômeno de flotação é um processo puramente físico, pois não há modificações nas estruturas dos</p><p>compostos participantes do processo. Para entendermos melhor como isso acontece, precisamos relem-</p><p>brar alguns conceitos.</p><p>Nas aulas de química, provavelmente você estudou que os compostos químicos se dividem em polares</p><p>e apolares, em função de apresentarem ou não um dipolo permanente.</p><p>A polaridade das substâncias é importante para o processo de flotação, visto que só existe afinidade</p><p>entre substâncias iguais: ambas polares ou ambas apolares. Ou seja, não há afinidade entre uma substância</p><p>polar e outra apolar.</p><p>No processo de flotação, a fase líquida é sempre a água, uma espécie polar; e a fase gasosa é o ar, forma-</p><p>do basicamente por moléculas apolares.</p><p>Definimos uma substância hidrofóbica como aquela cuja superfície é essencialmente apolar, tendo</p><p>maior afinidade com o ar do que com a água, certo? Já as substâncias hidrofílicas são aquelas cuja superfí-</p><p>cie é polar, tendo maior afinidade com a água que com o ar.</p><p>Entendeu como a físico-química é importante para a flotação?</p><p>Entre os minerais encontrados na natureza, pouquíssimos são naturalmente hidrofóbicos. Por exemplo:</p><p>a grafita, molibdenita, pirofilita, ouro e prata nativos.</p><p>Você deve está se perguntando: como o processo de flotação é tecnicamente viável tendo tão poucos</p><p>minerais naturalmente hidrofóbicos? Lembra que dissemos que os minerais podem se tornar temporaria-</p><p>mente hidrofóbicos pela ação de reagentes?</p><p>O sucesso da flotação se deve ao fato de que minerais naturalmente hidrofílicos podem ter sua superfí-</p><p>cie tornada hidrofóbica pela adsorção de reagentes conhecidos como coletores. Vamos entender a atuação</p><p>dos coletores na flotação?</p><p>Como já dissemos, os minerais hidrofílicos são naturalmente polares, tendo afinidade com a água, que</p><p>também é polar. Os coletores são compostos orgânicos, cujas moléculas possuem uma extremidade polar</p><p>e outra apolar. No contato entre os coletores e os minerais hidrofílicos, a parte polar se adsorve na super-</p><p>fície do mineral, ficando a parte não polar voltada para fora da superfície mineral, tornando o mineral</p><p>hidrofóbico (Figura 148).</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS184</p><p>Polar</p><p>Apolar</p><p>Partícula</p><p>hidrofóbica</p><p>Partícula</p><p>hidrofílica</p><p>Coletor</p><p>Figura 148 - Ação dos coletores na flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Além dos coletores, o processo de flotação necessita da ação de outros reagentes: os espumantes e</p><p>modificadores ou reguladores.</p><p>Apenas a passagem de um fluxo de ar não é suficiente para carregar as partículas hidrofóbicas.</p><p>É necessária a formação de uma espuma estável, obtida pela ação de reagentes chamados espumantes,</p><p>cujo objetivo é produzir espumas adequadas ao transporte das partículas hidrofóbicas.</p><p>Os espumantes devem produzir espumas resistentes o suficiente para transportarem as partículas cole-</p><p>tadas. Porém, após seu transbordamento nos locais de coletas de material flotado, elas devem ser desfeitas.</p><p>Os reguladores ou modificadores são substâncias químicas que aumentam a eficiência e seletividade</p><p>do processo de flotação. As principais finalidades desses compostos são:</p><p>• A ativação dos minerais hidrofóbicos, na qual a superfície das partículas é modificada, fazendo-os</p><p>reagirem mais fortemente com um coletor;</p><p>• A desativação tem efeito contrário à ativação, pois um agente ativador é removido da superfície de</p><p>um mineral, tornando-se menos reativo ao coletor;</p><p>• A depressão é um processo de modificação da superfície das partículas, com o objetivo de aumentar</p><p>sua afinidade pela água;</p><p>• O controle do pH é muito importante para a eficiência da flotação, pois os coletores possuem ação</p><p>efetiva numa determinada faixa de pH.</p><p>9.4.1 PROPRIEDADES DA INTERFACE</p><p>No processo de flotação, estão presentes compostos de fases sólidas, líquidas e gasosas. Você se lem-</p><p>bra do conceito de fase em suas aulas de química? Fase é uma porção homogênea, fisicamente distinta</p><p>e mecanicamente separável de um sistema. A transição ou fronteira entre duas fases é chamada de</p><p>interface. Apresenta dimensão extremamente reduzida, não podendo ser visualizada nem mesmo com</p><p>uso de microscópio ultra potente.</p><p>Considerando os três estados da matéria presentes na flotação, podemos identificar cinco tipos de interfaces:</p><p>• Sólido-sólido;</p><p>• Sólido-líquido;</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 185</p><p>•</p><p>Sólido-gás;</p><p>• Líquido-líquido;</p><p>• Líquido-gás.</p><p>Agora que você já conhece essas interfaces, podemos analisar alguns exemplos nesse meio de concen-</p><p>tração, preparado?</p><p>Exemplo de interface sólido-sólido - recobrimento de partículas ultrafinas (lama) de outra espécie em</p><p>uma partícula mineral, por um mecanismo de atração eletrostática. Esse fenômeno é conhecido como</p><p>slimes coating e é extremamente maléfico ao processo de flotação, pois a lama alterará a identidade do</p><p>mineral.</p><p>Exemplo de interface sólido-líquido - uma partícula mineral imersa em meio aquoso, estando presente</p><p>em toda a polpa mineral.</p><p>Exemplo de interface sólido-gás - uma bolha de gás aderida a uma partícula mineral.</p><p>Exemplo de interface líquido/líquido - alguns reagentes imiscíveis em água, ou seja, que não se</p><p>misturam à água.</p><p>Exemplo de interface líquido-gás - uma película líquida que envolve uma bolha de ar.</p><p>O estudo das interfaces é muito importante para a flotação. O que você viu aqui</p><p>foi somente uma pequena introdução sobre esse assunto. Para saber mais, leia</p><p>o livro: LUZ, Adão Benvindo; SAMPAIO, João Alves; FRANCA, Sílvia Cristina Alves.</p><p>Tratamento de minérios. 5. ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010, p. 399-457.</p><p>Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/livros></p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>9.4.2 FLOTAÇÃO MECÂNICA</p><p>A flotação mecânica é composta por dois elementos: um tanque, chamado de célula; e a máquina de</p><p>flotação, responsável pelo processo em si.</p><p>As células são tanques que recebem a polpa mineral de forma contínua por um ou mais de seus lados.</p><p>Elas descarregam o produto flotado (espuma) por transbordo em calhas de recolhimento. O produto depri-</p><p>mido (afundado) é arrastado pela corrente de água e descarregado pelo fundo da célula.</p><p>A máquina de flotação é instalada dentro da célula, suspensa por um eixo conectado a uma polia cor-</p><p>reia, acionada por um motor fora da célula. Ela é composta por um rotor em forma de um cilindro oco, que</p><p>gira em altas rotações, para manter a polpa em suspensão e aspirar o ar necessário para a flotação.</p><p>A maioria das máquinas industriais de flotação utiliza a própria rotação para aspirar o ar necessário</p><p>para a flotação, devido à criação de um vácuo dentro da célula. Já em outros casos, o ar é comprimido para</p><p>dentro da máquina.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS186</p><p>As células, cujo ar é introduzido no sistema por rotação, são chamadas de autoaeradas. Nesse caso,</p><p>quanto mais alta for a rotação, maior será o fluxo de ar na célula de flotação. Veja os principais componen-</p><p>tes da flotação mecânica na Figura 149.</p><p>Alimentação</p><p>da polpa</p><p>Acionamento</p><p>Sucção do ar</p><p>Rotor</p><p>Produto</p><p>flotado</p><p>Estator</p><p>Produto</p><p>afundado</p><p>Figura 149 - Principais componentes da flotação mecânica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Quanto maior o número de bolhas de ar de pequeno diâmetro dentro da célula mais eficiente será o</p><p>processo de flotação, pois mais partículas hidrofóbicas serão arrastadas. Assim, utilizamos uma peça cha-</p><p>mada estator, que fragmenta as bolhas geradas pelo rotor em um grande número de pequenas bolhas.</p><p>Veja um exemplo de flotação mecânica na Figura 150.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Tr</p><p>am</p><p>va</p><p>en</p><p>/is</p><p>to</p><p>ck</p><p>80</p><p>Figura 150 - Flotação mecânica</p><p>As usinas que utilizam a flotação como meio de concentração contam com várias células agrupadas em</p><p>um circuito de concentração. A Figura 151 exemplifica um circuito de flotação direta.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 187</p><p>Rougher</p><p>Cleaner</p><p>Rejeito</p><p>flotação</p><p>Concentrado</p><p>flotação</p><p>Scavenger</p><p>Afundado</p><p>Flodado</p><p>Tanque de</p><p>condicionamento</p><p>Figura 151 - Exemplo de circuito de flotação mecânica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.4.3 FLOTAÇÃO PNEUMÁTICA</p><p>Diferentemente da flotação mecânica, as células pneumáticas não têm máquinas de flotação em seu</p><p>interior, ou seja, são equipamentos que não possuem partes móveis, como rotores, estatores, etc.</p><p>A aeração da polpa é realizada no tubo central de alimentação externamente à célula e a suspensão é</p><p>garantida pela velocidade com que a polpa é injetada dentro da célula.</p><p>O contato das bolhas de ar com as partículas minerais acontece antes da entrada da polpa na célula de</p><p>flotação, ocasionando um menor tempo de residência dela no equipamento. Assim, as células pneumáti-</p><p>cas são bem menores que as células mecânicas.</p><p>Umas das vantagens da flotação pneumática é a grande probabilidade de contato entre as partículas e</p><p>as bolhas de ar antes da entrada na célula pelo sistema de aeração, composto por um disco poroso, locali-</p><p>zado dentro do tubo central de alimentação.</p><p>Além de favorecer o encontro das partículas com as bolhas, o sistema de aeração reduz o diâmetro das</p><p>bolhas, oferecendo maior superfície de contato entre as bolhas e as partículas.</p><p>Atualmente, existem diferentes tipos de células pneumáticas. Na Figura 152, apresentamos a você os</p><p>dois modelos mais utilizados pelas mineradoras: modelos V-Cell e G-Cell.</p><p>Alimentação</p><p>Alimentação</p><p>Auto aeração Auto aeração</p><p>Recirculação</p><p>de fluxoAfundado</p><p>Modelo V-Cell Modelo G-Cell</p><p>Afundado</p><p>Flotado</p><p>Flotado</p><p>Figura 152 - Flotação pneumática</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS188</p><p>No modelo V-Cell, a alimentação é realizada verticalmente à célula. As bolhas de ar, advindas do sistema</p><p>externo de aeração, são distribuídas por um anel no interior do equipamento.</p><p>Já no modelo G-Cell, a polpa mineral é alimentada tangencialmente à célula, gerando uma ação cen-</p><p>trífuga que distribui as bolhas de ar advindas do sistema externo de aeração. Essa ação, além de melhorar</p><p>a mobilidade das bolhas de ar ascendentes, promove a separação entre o fluxo de bolhas e de material</p><p>líquido e reduz o arrastamento de partículas hidrofílicas.</p><p>As células pneumáticas e as colunas de flotação que iremos estudar a seguir também utilizam circuitos</p><p>de concentração exemplificados na Figura 148.</p><p>9.4.4 FLOTAÇÃO EM COLUNA</p><p>A coluna de flotação foi patenteada em 1961, no Canadá. Sua primeira aplicação em alta escala revo-</p><p>lucionou a indústria mundial de mineral na década de 1980 e rapidamente se tornou um dos métodos de</p><p>concentração de minérios mais utilizados pelas mineradoras em todo o mundo.</p><p>A coluna de flotação é um equipamento de grande porte. Tem altura de até 15 metros e diâmetros de</p><p>5,0 metros, podendo ter seção redonda, quadrada ou retangular.</p><p>Igualmente aos outros equipamentos estudados, a coluna de flotação recebe a alimentação em polpa e</p><p>produz dois produtos: o flotado e o afundado.</p><p>O fluxo flotado, constituído pelas bolhas de ar e partículas hidrofóbicas, flui para o topo da coluna e é</p><p>descarregado por transbordo. Já o fluxo do afundado, formado por água e partículas hidrofílicas, flui para</p><p>a base da coluna e é descarregado por bombeamento ou por efeito da gravidade.</p><p>A Figura 153 apresenta os principais componentes da coluna.</p><p>Fração</p><p>Flotada</p><p>Água de lavagem</p><p>Interface</p><p>Seção de</p><p>Recuperação</p><p>Seção de</p><p>Limpeza</p><p>Alimentação da Polpa</p><p>Aerador</p><p>Fração não</p><p>Flotada</p><p>Ar</p><p>Figura 153 - Coluna de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 189</p><p>Diferentemente das células mecânicas, nas colunas não há agitação mecânica e a formação de bolhas</p><p>de ar é realizada por um sistema localizado na base da coluna. A alimentação da polpa é feita a mais ou me-</p><p>nos 2/3 da altura dessa coluna. Dentro dela, a polpa percorre uma trajetória descendente em contracorren-</p><p>te ao fluxo de ar injetado em sua base. Em seguida, ela é distribuída em pequenas bolhas pelos aeradores.</p><p>No contato da polpa com o fluxo de ar, as partículas hidrofóbicas são aderidas pelas bolhas de ar e ar-</p><p>rastadas ao topo da coluna. Já as partículas hidrofílicas são encaminhadas para a base do equipamento. Na</p><p>parte superior da coluna, há um sistema de água de lavagem para deprimir possíveis partículas hidrofílicas</p><p>arrastadas pelo fluxo ascedente de ar.</p><p>A flotação em coluna é capaz de processar minérios com ampla faixa granulométrica e é mais seletiva</p><p>que as células convencionais, além de economizar espaço no leiaute da usina.</p><p>Vamos estudar agora as duas seções (limpeza e recuperação) da coluna de flotação?</p><p>A seção</p><p>182</p><p>Figura 148 - Ação dos coletores na flotação ....................................................................................................... 184</p><p>Figura 149 - Principais componentes da flotação mecânica ......................................................................... 186</p><p>Figura 150 - Flotação mecânica ............................................................................................................................... 186</p><p>Figura 151 - Exemplo de circuito de flotação mecânica ................................................................................. 187</p><p>Figura 152 - Flotação pneumática .......................................................................................................................... 187</p><p>Figura 153 - Coluna de flotação ............................................................................................................................... 188</p><p>Figura 154 - Entrada e saída de água na coluna de flotação ......................................................................... 189</p><p>Figura 155 - Coluna de flotação ............................................................................................................................... 190</p><p>Figura 156 - Operações auxiliares da flotação .................................................................................................... 191</p><p>Figura 157 - Processos de lixiviação ....................................................................................................................... 192</p><p>Figura 158 - Lixiviação em tanques agitados ...................................................................................................... 194</p><p>Figura 159 - Autoclave ................................................................................................................................................ 194</p><p>Figura 160 - Processo Bayer ....................................................................................................................................... 196</p><p>Figura 161 - Dosagem de reagentes em ensaio de flotação ......................................................................... 199</p><p>Figura 162 - Peagâmetro portátil ............................................................................................................................ 200</p><p>Quadro 1 - Métodos de quantificação de teores na mineração .......................................................................19</p><p>Quadro 2 - Operações unitárias Brita X Minério de ferro ....................................................................................23</p><p>Quadro 3 - Classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético ............................32</p><p>Quadro 4 - Exemplo de amostragens em alimentação, produtos e rejeitos ...............................................56</p><p>Quadro 5 - Aplicações da equação de balanço de massas ................................................................................70</p><p>Quadro 6 - Cominuição de minérios ..........................................................................................................................78</p><p>Quadro 7 - Britagem no tratamento de minérios ..................................................................................................88</p><p>Quadro 8 - Tipos de circuitos utilizados na britagem ...........................................................................................90</p><p>Quadro 9 - Capacidade de produção de britadores de mandíbulas ........................................................... 100</p><p>Quadro 10 - Variação dos APFs dos britadores .................................................................................................... 101</p><p>Quadro 11 - Tipos de circuitos utilizados na moagem ..................................................................................... 111</p><p>Quadro 12 - Sistemas de descargas de moinhos tubulares ............................................................................ 114</p><p>Quadro 13 - Características do moinho de bolas ................................................................................................ 115</p><p>Quadro 14 - Características do moinho de barras .............................................................................................. 116</p><p>Quadro 15 - Classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético ....................... 175</p><p>Tabela 1 - Distribuição das britas .................................................................................................................................21</p><p>Tabela 2 - Variabilidade: teor de Au e S na amostra RL150319 .........................................................................61</p><p>Tabela 3 - Classificação dos estágios de britagem ................................................................................................91</p><p>Tabela 4 - Escala granulométrica Tyler .................................................................................................................... 132</p><p>Tabela 5 - Resultado de análise granulométrica ................................................................................................ 134</p><p>Sumário</p><p>1 Introdução .......................................................................................................................................................................15</p><p>2 Fundamentos do tratamento de minérios ...........................................................................................................17</p><p>2.1 Operações unitárias no tratamento de minérios ............................................................................20</p><p>2.1.1 Cominuição .................................................................................................................................23</p><p>2.1.2 Classificação granulométrica ................................................................................................24</p><p>2.1.3 Concentração .............................................................................................................................27</p><p>2.1.4 Separação sólido - líquido .....................................................................................................34</p><p>2.2 Fluxogramas: qualitativo (simplificado) e quantitativo (detalhado) ........................................35</p><p>3 Amostragem ....................................................................................................................................................................39</p><p>3.1 Sistemas de amostragem ........................................................................................................................40</p><p>3.1.1 Conceituação e importância da amostragem ................................................................40</p><p>3.1.2 Erros de amostragem ..............................................................................................................44</p><p>3.1.3 Plano de amostragem .............................................................................................................46</p><p>3.2 Técnicas de amostragem ..........................................................................................................................48</p><p>3.2.1 Amostragem manual ...............................................................................................................48</p><p>3.2.2 Amostragem por dispositivos mecânicos ........................................................................51</p><p>3.2.3 Amostragem da alimentação, produto e rejeito ...........................................................56</p><p>3.3 Tratamento de amostras ...........................................................................................................................56</p><p>3.3.1 Preparação das amostras .......................................................................................................57</p><p>3.3.2 Classificação e análise das amostras ..................................................................................57</p><p>3.3.3 Interpretação e fornecimento de resultados ..................................................................58</p><p>de recuperação está localizada entre o ponto logo abaixo da alimentação e os pontos de aeração da</p><p>coluna. Nela, ocorrem os fluxos em contracorrente da polpa (descendente) e das bolhas de ar (ascendente), que</p><p>carregam as partículas hidrofóbicas coletadas, levando-as para o topo da coluna, formando a camada de espuma.</p><p>A seção de limpeza está localizada logo acima da interface polpa/espuma. Nessa região, também acon-</p><p>tece um fluxo contracorrente, no qual a camada de espuma é ascendente ao fluxo; e a água de lavagem</p><p>que lava a espuma é descendente ao fluxo.</p><p>A água de lavagem tem três funções básicas:</p><p>• Minimizar o arraste hidráulico de partículas hidrofílicas;</p><p>• Aumentar a altura e estabilidade da camada de espuma;</p><p>• Reduzir a aderência das bolhas.</p><p>O sistema de água de lavagem também contribui para o balanço de água dentro da coluna de flotação,</p><p>pois parte da água da polpa é bombeada com o produto não flotado.</p><p>Para quantificar a vazão de água de lavagem, utilizamos como parâmetro a diferença dos fluxos volu-</p><p>métricos de água na polpa alimentada e no produto afundado. Essa relação é chamada de Bias. A Figura</p><p>154 demonstra os fluxos de água na coluna de flotação.</p><p>ÁGUA NO</p><p>FLODADO</p><p>ÁGUA DE</p><p>LAVAGEM</p><p>ÁGUA DE</p><p>ALIMENTAÇÃO</p><p>ÁGUA NO</p><p>NÃO FLODADO</p><p>Figura 154 - Entrada e saída de água na coluna de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS190</p><p>Na base da coluna, é realizada a descarga do material afundado. Também nessa região é inserido o sis-</p><p>tema de areação, podendo ser interno ou externo à coluna.</p><p>Os aeradores internos são feitos de materiais sinterizados ou cerâmicos compostos por microporos.</p><p>Eles são de uso exclusivo das colunas de laboratório ou piloto, pois, em caso de entupimento, é necessário</p><p>esvaziar a coluna, o que é impraticável em uma operação industrial.</p><p>Os aeradores externos são compostos por várias lanças perfuradas, alimentadas por uma mistura de</p><p>água e ar sob pressão, e conectadas à coluna industrial de flotação. Eles têm como vantagem a possibili-</p><p>dade de remoção, inspeção e substituição dos injetores com a coluna em operação, além de gerar bolhas</p><p>menores e mais uniformes.</p><p>Na Figura 155, é apresentado um exemplo de coluna de flotação industrial e outro em escala piloto.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Tr</p><p>am</p><p>va</p><p>en</p><p>Coluna de flotação industrial Coluna de flotação piloto</p><p>Figura 155 - Coluna de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A primeira coluna industrial de flotação foi implantada em 1991, na flotação reversa</p><p>do quartzo, por uma grande mineradora de ferro no estado de Minas Gerais.</p><p>Atualmente, mais de 150 colunas de flotação estão em operação no país.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>9.4.5 EQUIPAMENTOS AUXILIARES NA FLOTAÇÃO</p><p>Antes da operação de flotação, é necessário que a polpa mineral seja devidamente preparada. Para isso,</p><p>utilizamos uma serie de operações auxiliares. Vamos conhecê-las?</p><p>Primeiro, a polpa mineral deve ser adensada, ou seja, a percentagem de sólidos deve ser aumentada, pois</p><p>é preciso maior probabilidade do contato das partículas minerais com os reagentes. A polpa é adensada em</p><p>classificadores granulométricos e, em seguida, o underflow é encaminhado para um tanque agitador de polpa.</p><p>Para que os reagentes possam atuar com eficiência nas superfícies das partículas minerais, é necessário</p><p>um tempo de contato para que as moléculas de reagentes tenham maior chance de se contactarem às</p><p>partículas minerais. Chamamos essa operação de condicionamento.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 191</p><p>Os tanques utilizados nas operações auxiliares de flotação são de formato cilíndrico e compostos por</p><p>hélices para a agitação da polpa. Os tanques de condicionamento apresentam sistemas de dosagem e</p><p>alimentação de reagentes.</p><p>A Figura 156 apresenta um fluxograma de flotação, contendo as operações auxiliares.</p><p>Rougher</p><p>Cleaner</p><p>Rejeito flotação</p><p>Concentrado flotação</p><p>Barragem de Rejeitos</p><p>Scavenger</p><p>Recirculação de água</p><p>Tanque de</p><p>repolpagem</p><p>Tanque de</p><p>condicionamento</p><p>Adição de</p><p>reagentes</p><p>Recirculação</p><p>de água</p><p>Recirculação</p><p>de água</p><p>Alimentação</p><p>Afundado</p><p>Concentrado final</p><p>Flotado</p><p>Figura 156 - Operações auxiliares da flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A flotação é a operação de concentração mais utilizada pelas mineradoras. Saiba</p><p>mais sobre esse processo! Leia: CHAVES, Arthur Pinto. A flotação no Brasil. 3. ed. São</p><p>Paulo: Oficina dos Textos: 2013. V. 4.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>9.5 CONCENTRAÇÃO POR LIXIVIAÇÃO</p><p>Consiste na dissolução seletiva de minérios, com um ou mais metais de interesse, pelo contato do mi-</p><p>nério com uma fase aquosa que contém um agente lixiviante.</p><p>Veja como esse processo é fácil. Analise a seguinte situação para você entender melhor o processo de</p><p>concentração de minérios por lixiviação:</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS192</p><p>Um minério, sendo seco ou em polpa, entra em contato com uma solução contendo um agente lixiviante,</p><p>que solubilizará um ou mais metais inseridos nele. Isso mesmo! O elemento útil ficará solubilizado. Posterior-</p><p>mente, ele é separado da solução aquosa em outras operações de concentração subsequentes à lixiviação.</p><p>Esse processo é bastante flexível, existindo vários métodos e equipamentos que utilizam agentes lixi-</p><p>viantes ácidos, bases, agente complexante ou microrganismos, no caso do processo de biolixiviação.</p><p>A lixiviação é classificada em dois grandes grupos: leito estático e tanques agitados. O primeiro grupo</p><p>processa minérios secos ou úmidos; já o segundo processa minério em polpa, conforme podemos obser-</p><p>var na Figura 157.</p><p>Processos</p><p>de lixiviação</p><p>Em situ</p><p>Em pilhas</p><p>Em tanques estáticos</p><p>Abertos</p><p>Sob pressão</p><p>Leito</p><p>Estático</p><p>Tanques</p><p>Agitados</p><p>Figura 157 - Processos de lixiviação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>As principais técnicas de lixiviação em leito estático são:</p><p>• Lixiviação in situ;</p><p>• Lixiviação em pilhas;</p><p>• Lixiviação em tanques estáticos.</p><p>A lixiviação in situ é realizada na própria jazida sem que haja o desmonte da rocha. Canais no corpo</p><p>mineral são feitos para que a solução lixiviante passe pelo minério e dissolva o metal de interesse.</p><p>Esse método é utilizado quando o minério é de baixo teor e quando desejamos poucos investimentos</p><p>na operação. Já como desvantagem, ele pode contaminar o lençol freático pelos lixiviantes. Devido à</p><p>agressividade ao meio ambiente, esse método está em desuso.</p><p>No método de lixiviação em pilhas, o minério passa pelas etapas de cominuição e classificação</p><p>granulométrica antes da operação de lixiviação. Depois, pelas operações de britagem, peneiramento,</p><p>até se obter a granulometria especificada. Em seguida, ele é umidificado e misturado a um agente</p><p>aglomerador. Geralmente, usamos cimento em pequena quantidade e, na maioria das vezes, o miné-</p><p>rio alcança uma umidade de 12 a 20%.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 193</p><p>O minério é encaminhado para uma praça, onde são formadas grandes pilhas de até 15 m de altura, que</p><p>são molhadas pela solução lixiviante. O licor, carregado com o metal de interesse obtido pela lixiviação, é</p><p>direcionado a canaletas instaladas em um leito permeabilizado embaixo das pilhas. Em seguida, elas são</p><p>encaminhadas para as próximas etapas de concentração.</p><p>As pilhas são lixiviadas por meses. Após a sua saturação, são neutralizadas e encaminhadas aos pátios</p><p>de rejeitos para que a praça de lixiviação receba novamente outro ciclo de pilhas.</p><p>Ao contrário da lixiviação in sito, essa técnica é bastante utilizada, pois obtemos altas recuperações, um</p><p>baixo custo operacional e seu controle ambiental é bastante rígido.</p><p>Os tanques estáticos são utilizados no processamento de minério de alto teor. Como no método por</p><p>pilhas, também necessitam de adequação granulométrica antes do processo de lixiviação.</p><p>Após a sua preparação, o minério é encaminhado para grandes tanques de concreto armado, no qual o</p><p>minério fica imerso em uma solução lixiviante, permitindo uma maior probabilidade de dissolução e recu-</p><p>peração do mineral-minério. O licor, contendo</p><p>o metal solubilizado, é drenado por um sistema localizado</p><p>embaixo do tanque.</p><p>O custo operacional desse método é maior que os demais já citados. Entretanto, esse tipo de lixiviação</p><p>apresenta maiores recuperações e o tempo de lixiviação é bem menor que nos métodos de in situ e de pilhas.</p><p>Você percebeu que os minérios processados pelos métodos de lixiviação estáticos são preparados por</p><p>operações de britagens e peneiramento?</p><p>Os métodos de lixiviação em tanques que iremos conhecer a seguir passam por várias operações uni-</p><p>tárias de tratamento de minérios antes da etapa de lixiviação, inclusive etapas de concentração, como a</p><p>gravimetria e flotação.</p><p>Os minérios processados por lixiviação em tanques agitados são mais complexos e necessitam passar</p><p>por várias etapas até chegarem à lixiviação.</p><p>As técnicas de lixiviação em tanques agitados são classificadas em:</p><p>• Tanques abertos;</p><p>• Sob pressão.</p><p>No método de tanques abertos, o minério em polpa é lixiviado em grandes tanques abertos (pressão</p><p>atmosférica) e com agitação mecânica ou por injeção de ar. Antes de chegar aos tanques de lixiviação, o</p><p>minério passa pelas operações de britagem, peneiramento, moagem, classificação e concentração.</p><p>O agente lixiviante é adicionado ao minério em polpa em tanques agitados continuamente para evitar</p><p>a sedimentação dele e acelerar o contato entre o agente lixiviante e o material a ser lixiviado.</p><p>Na Figura 158, temos um exemplo de tanques agitados de lixiviação.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS194</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>sl</p><p>ov</p><p>eg</p><p>ro</p><p>ve</p><p>Figura 158 - Lixiviação em tanques agitados</p><p>O processo de lixiviação sob pressão consiste numa oxidação hidrometalúrgica dos minerais em</p><p>pressão e temperatura elevadas. As autoclaves são os equipamentos utilizados nesse tipo de lixivia-</p><p>ção, que operam a temperaturas na ordem de 180 a 2000 °C e pressões em torno de 20 atm. Vamos</p><p>conhecer a autoclave na Figura 159.</p><p>Ro</p><p>dr</p><p>ig</p><p>o</p><p>H</p><p>en</p><p>riq</p><p>ue</p><p>d</p><p>e</p><p>La</p><p>ce</p><p>rd</p><p>a</p><p>Figura 159 - Autoclave</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Você percebeu que existem várias opções de métodos de lixiviação de minérios? E a escolha de um de-</p><p>les dependerá de diversos fatores, como: tipo de minério (oxidado, sulfetado, etc.), granulometria do miné-</p><p>rio, capacidade de produção da usina, custo operacional, teor do mineral-minério, técnicas subsequentes</p><p>necessárias para a purificação do metal, dentre outros.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 195</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>O cianeto de sódio (NaCN) é o agente lixiviador utilizado na solubilização do ouro.</p><p>Fique atento a sua utilização e manipulação, pois ele é altamente tóxico.</p><p>Em ambientes com pH abaixo de 9,0, ocorre formação de gás cianídrico (HCN), que</p><p>é letal em certas concentrações.</p><p>O processo de lixiviação produz um licor contendo um ou mais metais solubilizados. Para separar o</p><p>metal da solução aquosa, utilizamos operações subsequentes à lixiviação, como: precipitação, adsorção</p><p>em carvão ativado, extração por solventes, dentre outras.</p><p>Além das etapas de separação do metal solubilizado em meio aquoso, realizamos operações de desa-</p><p>guamento, como: espessamento, filtragem, ciclonagem e outras. Ao final do circuito, aplicamos operações</p><p>de purificação do metal, sendo a principal delas a eletrorecuperação.</p><p>O processo de lixiviação é utilizado na concentração de minérios de Au. Quer saber</p><p>mais sobre a lixiviação de ouro? Leia o livro: TRINDADE, R. B. E.; FILHO O. B. Extração</p><p>de ouro princípios tecnologia e meio ambiente. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2002.</p><p>Disponível em www.cetem.gov.br/livros.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>9.6 PROCESSO BAYER</p><p>O processo Bayer é o principal e mais eficiente método utilizado pela indústria mineral para a obtenção da alu-</p><p>mina (Al2O3), que é posteriormente transformada em alumínio puro a partir de processos eletrolíticos. Ele é com-</p><p>posto por várias operações unitárias, como a britagem, moagem, lixiviação, espessamento, calcinação, e outras.</p><p>O processo para obtenção de alumina a partir do minério de bauxita (Bayer) foi</p><p>desenvolvido e patenteado na Áustria pelo pesquisador Karl Josef Bayer em 1888.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>O minério de bauxita é lavrado e encaminhado para a etapa de fragmentação. Na operação de moagem,</p><p>adicionamos junto ao minério: cal para adequar o pH da polpa para meio básico e soda cáustica (NaOH), que</p><p>é o agente lixiviante, pois esse composto tem a propriedade de solubilizar a Al2O3 composta no minério.</p><p>Acompanhe esse processo na Figura 160.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS196</p><p>Lavra do minério</p><p>(BAUXITA)</p><p>Digestão</p><p>Espessamento</p><p>Precipitação</p><p>Calcinação</p><p>Al2O33H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 4H2O</p><p>NaOH + 3Al(OH)3</p><p>2Al(OH)3 (s) Al2o3 (s) + 3H2O (g)</p><p>NaAlO2 + 3H2O + 2H2O</p><p>Moagem</p><p>Cal</p><p>NaOH</p><p>Figura 160 - Processo Bayer</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O produto moído é encaminhado para a etapa de lixiviação em soda cáustica em autoclaves verticais</p><p>que operam em uma faixa de pressão de 4,0 a 8,0 atm, em temperaturas de 100 a 250°C. Esse processo é</p><p>chamado de digestão. Veja a reação global do processo de digestão da alumina:</p><p>Al2O3 3H2O (s) + 2NaOH (aq) 2NaAlO2 (aq) + 4H2O (l)</p><p>Os outros compostos da bauxita não são lixiviados pela NaOH. Por esse motivo, ficam insolúveis na pol-</p><p>pa, formando o fluxo de rejeito do processo, chamado de “lama vermelha”. Esse material é constituído de</p><p>impurezas, como hematita, óxidos de titânio, compostos de quartzo e outros.</p><p>O material lixiviado é encaminhado para a etapa de espessamento, na qual o aluminato de sódio</p><p>(NaAlO2) é separado da lama vermelha por decantação. No espessador, são adicionados floculantes para</p><p>aumentar a velocidade de decantação da lama, que direciona o fluxo do underflow e aumenta a clarifi-</p><p>cação do aluminato de sódio composto pelo fluxo de overflow.</p><p>O licor, contendo o NaAlO2 solubilizado, ou seja, o overflow, é enviado para a etapa de filtração. A lama</p><p>vermelha (underflow), contendo ainda NaOH em solução, é encaminhada para a etapa de neutralização,</p><p>utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) ou CO2 para ser descartada corretamente na barragem de rejeitos.</p><p>O licor rico em NaAlO2 é enviado para a etapa de precipitação em torres de resfriamento. No qual são adi-</p><p>cionados pequenos grãos de alumina trihidratada (Al2O33H2O) que passaram pelo processo de precipitação</p><p>anteriormente e não atingiram a granulometria necessária para serem calcinados ou comercializados. Esses</p><p>pequenos grãos têm efeito catalítico na reação e são chamados de “sementes”. Veja a reação a seguir.</p><p>NaAlO2 (aq) +Al2O3 3H2O (s) + 2H2O (l) NaOH (aq) + 3Al(OH)3 (s)</p><p>Após a etapa de precipitação, a solução é filtrada e, em seguida, os cristais de Al(OH)3 são lavados para</p><p>a remoção da NaOH residual. O fluxo filtrado mais a água de lavagem formam uma solução rica em soda</p><p>cáustica diluída, chamada licor fraco, que é recirculada para a etapa de digestão.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 197</p><p>A calcinação é a última etapa do processo Bayer para a obtenção do óxido de alumínio (Al2O3), no qual</p><p>o hidróxido de alumínio é alimentado em um forno rotativo a temperaturas que variam de 200°C na zona</p><p>fria, até cerca de 1100ºC na zona quente.</p><p>O objetivo da etapa de calcinação é remover a umidade livre e a água ligada dos cristais de hidróxido</p><p>de alumínio, obtendo a alumina pura com granulometria de 0,5μm a 10μm, conforme a reação a seguir.</p><p>2Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O (g)</p><p>A ABAL (Associação Brasileira do Alumínio) é uma fundação que representa as</p><p>principais empresas produtoras de alumínio primário e transformadoras de Al.</p><p>Acesse o site: http://www.abal.org.br e conheça mais informações sobre a cadeia</p><p>produtiva do alumínio em nosso país.</p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>9.7 CONTROLE DE PROCESSOS DE CONCENTRAÇÃO</p><p>O controle de qualquer processo produtivo é de extrema importância para o sucesso da operação. Todos</p><p>os colaboradores que estão envolvidos nas operações de concentração devem ter total conhecimento sobre</p><p>o tipo de processo, suas variáveis e insumos envolvidos, para obterem um fluxo de concentrado o mais rico</p><p>possível e um fluxo de rejeito</p><p>com mínima presença de elemento útil, ao menor custo de produção.</p><p>Todas as informações relativas ao controle das condições de processo de concentração, assim como</p><p>as decisões de operação, devem ser direcionadas em tempo real a uma central de monitoramento. Assim,</p><p>podemos ter uma resposta mais rápida em casos de anomalias no processo.</p><p>Os principais objetivos do controle dos processos de concentração são:</p><p>• Otimizar o processo de concentração;</p><p>• Maximizar a recuperação e o enriquecimento do elemento útil;</p><p>• Reduzir a perda de material útil no rejeito;</p><p>• Melhorar a produtividade;</p><p>• Reduzir os custos operacionais;</p><p>• Gerenciar as informações do processo de concentração.</p><p>9.7.1 CONTROLE DE DILUIÇÃO DA POLPA (PERCENTAGEM DE SÓLIDOS)</p><p>A percentagem de sólidos da polpa mineral nos processos de concentração dependerá das caracterís-</p><p>ticas do minério, do meio de concentração e também do equipamento. Por meio de estudos e testes em</p><p>laboratório, podemos determinar a percentagem ideal para o processo em questão, com o objetivo de</p><p>maximizar a recuperação do material útil.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS198</p><p>Quanto maior a taxa de sólidos em um fluxo de concentração, maior será o contato das partículas com</p><p>reagentes e, consequentemente, a produção aumentará. Por outro lado, a água no processo é extrema-</p><p>mente importante para o resultado da operação, pois dilui os reagentes, auxilia o fluxo da polpa no equi-</p><p>pamento e facilita o transporte entre as etapas de concentração.</p><p>O controle da percentagem de sólidos no fluxo de produção pode ser realizado por instrumentos</p><p>instalados em pontos estratégicos na tubulação da usina. O mais utilizado é o densímetro, equipamento</p><p>que monitora a densidade e a percentagem de sólidos da polpa.</p><p>Podemos também fazer esse controle por meio de instrumentos portáteis que quantificam rapidamen-</p><p>te a diluição de pequenas amostras da polpa, como exemplo: a balança de Marcy. Outra opção é enviar a</p><p>amostra para o laboratório e realizar ensaios para determinar a percentagem de sólidos da polpa.</p><p>9.7.2 CONTROLE DE REAGENTES QUÍMICOS</p><p>O controle dos reagentes químicos é um das principais variáveis nos processos de concentração. Por</p><p>isso, o preparo, a diluição e sua dosagem são fundamentais para a eficiência da operação.</p><p>Os reagentes químicos são preparados e condicionados em grandes tanques. Posteriormente, eles são</p><p>distribuídos e dosados em pontos estratégicos no fluxo de produção.</p><p>A quantidade de reagentes para cada processo é determinado por estudos preliminares de geometa-</p><p>lurgia, que determinam a influência dos reagentes nos minérios, levando em consideração a rota de pro-</p><p>dução e outras variáveis de processo.</p><p>Em situações em que o rendimento da operação de concentração está abaixo do esperado, a primeira</p><p>ação para reverter o problema é o aumento da dosagem de reagentes. Mas fique atento, nem sempre o</p><p>problema está na dosagem ou quantidade de reagentes.</p><p>Você já ouviu esse ditado: “A diferença do remédio e do veneno está na dose”, pois bem, para os reagen-</p><p>tes é o mesmo raciocínio. Em alguns casos, o aumento de reagentes pode reduzir ainda mais o rendimento</p><p>da operação.</p><p>Quando você se deparar com um problema operacional na usina, analise todo o circuito e suas variáveis e en-</p><p>vie amostras para testes laboratoriais, para que você tenha informações necessárias para sua tomada de decisão.</p><p>O sucesso das operações de tratamento de minérios depende fortemente da capacidade técnica da</p><p>equipe laboratorial, visto que o rendimento da planta é reflexo dos estudos e ensaios realizados pela equi-</p><p>pe de processos.</p><p>A Figura 161 demonstra um exemplo de dosagem de reagentes em ensaio de flotação.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 199</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 161 - Dosagem de reagentes em ensaio de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>9.7.3 CONTROLE DE PH DA POLPA</p><p>A maioria dos processos de concentração é realizado em pH neutro a básico. O controle dessa variável</p><p>na usina é feito por meio de peagâmetros fixos, distribuídos em pontos estratégicos do fluxo produtivo, e</p><p>em peagâmetros portáteis, localizados na planta e no laboratório de processos.</p><p>O cal (CaO) é o principal insumo utilizado no controle de pH nos processos de concentração. Ele é</p><p>adicionado com o objetivo de basificar a polpa mineral. Também são utilizadas substâncias ácidas na</p><p>neutralização de soluções básicas, advindas dos processos de concentração, para que sejam correta-</p><p>mente descartadas em barragem de rejeitos. Um dos compostos mais usado para esse fim é o ácido</p><p>sulfúrico (H2SO4).</p><p>Na Figura 162, veja um peagâmetro portátil, principal equipamento utilizado pelas mineradoras para a</p><p>leitura de pH de soluções.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS200</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>ph</p><p>ot</p><p>on</p><p>gp</p><p>ix</p><p>Figura 162 - Peagâmetro portátil</p><p>9.7.4 CONTROLE DE DEMAIS INSUMOS</p><p>O controle eficaz da movimentação, das compras e da utilização de insumos no fluxo de produção mi-</p><p>neral traz benefícios significativos em termos de redução de custos e aumento de qualidade dos produtos</p><p>minerais, além de minimizar o impacto ambiental.</p><p>A maioria das usinas de tratamento de minérios reciclam insumos, como água, soluções com reagentes</p><p>e outros. Essa prática é bastante favorável e tem grande importância para o meio ambiente em termos</p><p>comerciais.</p><p>CASOS E RELATOS</p><p>Bactérias mineradoras</p><p>Mineradora desenvolve pesquisa para utilizar microrganismos na recuperação de cobre em</p><p>rejeitos minerais</p><p>A mineradora BRCobre está desenvolvendo uma pesquisa que tem como objetivo a utilização de</p><p>microrganismos na recuperação de cobre na barragem de rejeitos e em pilhas de minérios com</p><p>baixo teor do metal em sua mina no norte do país.</p><p>Os pesquisadores da empresa desejam aproveitar a capacidade que algumas bactérias e fungos</p><p>têm em se alimentar de substâncias presentes nas rochas em que o cobre está associado, para</p><p>facilitar a recuperação dele. A equipe responsável pelo projeto está identificando microrganismos</p><p>que vivem na própria mina para uso no processo de aproveitamento do cobre dos rejeitos. Além</p><p>de aumentar o retorno econômico da operação, a tecnologia também reduzirá o impacto ambi-</p><p>ental do empreendimento.</p><p>9 CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS 201</p><p>As amostras de fungos e bactérias são colhidas na barragem de rejeito de aproximadamente</p><p>80 milhões de toneladas de detritos, com um teor de 0,09% de cobre. O responsável pela</p><p>pesquisa, David de Souza Lima, afirma que, se todo esse minério for recuperado, a empresa</p><p>poderá ter uma receita bruta de US$ 1,5 bilhão.</p><p>Lima explica que o grande desafio é definir os melhores microrganismos para a solubilização do</p><p>cobre. Já encontramos 45 microrganismos com potencial biominerador na barragem de rejei-</p><p>tos da planta de processamento mineral. Além da barragem rejeitos, futuramente a mineradora</p><p>poderá utilizar os microrganismos na recuperação de Cu residual nas pilhas de rejeitos forma-</p><p>das na mina e também do minério lavrado de teor menor que 0,3% de cobre. Eles são estocados</p><p>porque o processamento pela rota de hidrometalurgia não é economicamente viável.</p><p>Na fase de execução, os minérios de baixo teor serão enviados para uma base impermeabilizada</p><p>a céu aberto. Ela é ligada a um sistema de drenagem, no qual uma solução aquosa é lançada</p><p>sobre a pilha de minério para criar um ambiente de proliferação dos microrganismos presentes</p><p>nele. “As bactérias irão consumir os sulfetos no minério e consequentemente o ácido sulfúrico</p><p>será produzido. Com isso, as partículas de cobre estarão dissociadas do minério e poderão ser</p><p>captadas por decantação em tanques”, explica Lima.</p><p>“Esse estudo irá incentivar outras pesquisas em outros minérios não ferrosos e trazer ganhos</p><p>econômicos e ambientais para a indústria mineral brasileira”, conclui Lima.</p><p>RECAPITULANDO</p><p>Nesse capítulo, conhecemos os principais processos de concentração utilizados pelas minera-</p><p>doras, suas variáveis, tipos de circuitos e aplicações.</p><p>Estudamos ainda os circuitos de concentração e suas variáveis na planta de tratamento de</p><p>minérios, meios de controle de processos de concentração que nos subsidiaram a propor</p><p>soluções de redução de custo de produção, maior recuperação da planta, menor geração de</p><p>resíduos e outros inúmeros benefícios para toda a cadeia produtiva de tratamento de minérios.</p><p>Em nosso próximo encontro, conheceremos a etapa de desaguamento de minérios.</p><p>Não perca!</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>AFFONSO, H. M. M. Instrumentação para medir deslocamentos em barragens de enrocamento.</p><p>2004, 94f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Pontifícia Universidade Católica do Rio de</p><p>Janeiro – PUC RJ: Departamento de Engenharia Civil, Rio de Janeiro, 2004.</p><p>ALLMINERAL. Disponível em: <http://www.allmineral.com/de/home/>. Acesso em: 21 dez. 2016.</p><p>ALVES, C. G. de S. M. Análise comparativa dos impactos ambientais e dos aspectos tecnológicos</p><p>da produção de alumínio primário em Minas Gerais. 2011. 254f. Dissertação (Mestrado em</p><p>Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP, Ouro Preto, 2011.</p><p>ARENARE, Diego de Souza. Caracterização de amostras de bauxita visando à aplicação de</p><p>métodos de concentração gravítica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de</p><p>Minas) – Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG, Belo Horizonte, 2008.</p><p>ARRUDA, Edu Barbosa. Comparação do desempenho do secador roto-fluidizado com o secador</p><p>rotatório convencional: secagem de fertilizantes. 2008. 204 f. Tese (Doutorado em Engenharias) -</p><p>Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.</p><p>ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO ALUMÍNIO. Disponível em: <http:// http://www.abal.org.br/. Acesso</p><p>em: 05 jan. 2017.</p><p>BAKER & HUGHES. Apresentação técnica: Deep Paste Thickener Systems for tailings disposal. In:</p><p>INTERNATIONAL SEMINAR OF HIGH DENSITY AND PASTE TAILINGS, 3, 2001, Pilanesburg - South</p><p>África. Anais… Pilanesburg - South África, may. 2001.</p><p>BERALDO, J. L. Moagem de minérios em moinhos tubulares. São Paulo: Edgard Blucher, 1987.</p><p>BERGERMAN, Maurício Guimarães. Dimensionamento e simulação de moinhos verticais. Tese</p><p>(Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, 2013.</p><p>BERGERMAN, Maurício Guimarães. Modelagem e simulação do circuito de moagem do Sossego/</p><p>MG. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, 2009.</p><p>BOND, F. C. Crushing and grinding calculations, Allis-Chalmers, 1961.</p><p>BRASIL. Agência Nacional de Água; DOMINGUES, Antônio Félix, BOSON, Patrícia Helena Gambogi;</p><p>ALÍPAZ, Suzana (org.). A gestão dos recursos hídricos e a mineração. Brasília: ANA, 2006. 334 p.</p><p>BUENO, Talita Barbosa. Automatização de uma empilhadeira de minérios utilizando um</p><p>controlador lógico programável. Monografia (Graduação em Engenharia de Controle e</p><p>Automação) - Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, Ouro Preto, 2010.</p><p>CAMPOS, T. M. P. Geotecnia e meio ambiente: relato do estado da arte. In: CONGRESSO BRASILEIRO</p><p>DE MECÂNICA DOS SOLOS E ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES - COBRAMSEF, 8, 1986, Porto Alegre.</p><p>Anais... Porto Alegre, 1986. p. 123-157.</p><p>CARVALHO, Wanderson Nazareno. Considerações sobre a usina II da Samarco Mineração S/A.</p><p>Monografia (Pós-Graduação em Engenharia de Minas) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola</p><p>de Minas - UFOP, Ouro Preto, 2010.</p><p>CHAVES, Arthur Pinto. A flotação no Brasil. 3. ed. São Paulo: Oficina dos Textos, 2013. v. 4.</p><p>CHAVES, Arthur Pinto. Bombeamento de polpa e classificação. 4. ed. São Paulo: Oficina dos</p><p>Textos, 2012.</p><p>CHAVES, Arthur Pinto. Desaguamento, espessamento e filtragem. 4. ed. São Paulo: Oficina dos</p><p>Textos, 2013. v. 2</p><p>CHAVES, Arthur Pinto. Manuseio de sólidos granulados. 2. ed. São Paulo: Oficina dos Textos, 2012. v. 5.</p><p>CHAVES, Arthur Pinto. RUTÊNIO FILHO, Castelo Chaves. Separação densitária. 5. ed. São Paulo:</p><p>Oficina dos Textos, 2013. v. 6.</p><p>CHAVES, Arthur Pinto; PERES, Antônio Eduardo Clack. Britagem, peneiramento e moagem. 5. ed.</p><p>São Paulo: Oficina dos Textos, 2012. v. 3.</p><p>COSTA, Jaime Henrique Barbosa. Modelagem matemática da operação de escrubagem da</p><p>bauxita de Paragominas - Pa. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo -</p><p>USP. Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo. São Paulo, 2010.</p><p>CUNHA, Fernanda Teixeira de Alvarenga. Balanço de massas. Monografia (Pós-graduação).</p><p>Departamento de Engenharia em Recursos Minerais. Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG,</p><p>Belo Horizonte, 2013.</p><p>DIAS, Everton. Alternativas para a redução de umidade em minério de alumínio: estudo de</p><p>caso: Votorantim metais. Poços de Caldas: UNIFAL, 2014.</p><p>DUARTE, Anderson Pires. Classificação das barragens de contenção de rejeitos de mineração</p><p>e de resíduos industriais no estado de Minas Gerais em relação ao potencial de risco.</p><p>Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG, Belo Horizonte, 2008.</p><p>EIMCO. EIMCO filter test: leaf kit: introduction booklet (rev. 6/75), 1987.</p><p>ESQUIVEL, R. W.; AVILA FILHO, S.; FERREIRA, A. M. S. Estudo de viabilidade econômica do depósito</p><p>de minério de ouro da mineração mundo mineral Rio Acima - MG, ENCONTRO NACIONAL DE</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, 36, 2016, João Pessoa, PB. Anais... João Pessoa, PB, 2016.</p><p>FÁBRICA DE AÇO PAULISTA - FAÇO. Manual de britagem. 3. ed. Sorocaba: Faço, 1982.</p><p>FÁBRICA DE AÇO PAULISTA - FAÇO. Manual de britagem. 5. ed. Sorocaba: Faço, 1994.</p><p>FERREIRA, Rodrigo Fina; SILVA, Regisvander Gomes; MARQUES, Michelle Lacerda Sales. Relação</p><p>entre grau de metamorfismo e malha de liberação de itabiritos compactos do quadrilátero</p><p>ferrífero. São Paulo, 2015. Disponível em <http://www.tecnologiammm.com.br/files/v12n2/</p><p>v12n2a08.pdf>. Acesso em: 10 dez. 2016.</p><p>FORTES, Fabiana Fonseca; PEREIRA, Carlos Alberto. Manuseio, estocagem e qualidade</p><p>do minério de ferro. São Paulo, 2011. Disponível em: <http://www.repositorio.ufop.br/</p><p>bitstream/123456789/1469/1/ARTIGO_ManuseioEstocagemQualidade.pdf>. Acesso em: 10 dez. 2016.</p><p>FRANÇA, S. C. A.; CASQUEIRA, R. G. Ensaios de filtragem em filtro de folha (Leaf Tets). In: Tratamento</p><p>de minérios: práticas laboratoriais. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2007. p. 411-422.</p><p>FREITAS, L. R.; COSTA, R. S. Extração de ouro: princípios, tecnologia e meio ambiente: recuperação</p><p>de ouro dissolvido. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2002.</p><p>FREITAS, Lamartine da Silva. Avaliação dos minérios itabiritos compactos e semi-compactos</p><p>em um circuito de britagem da Samarco Mineração S/A. Dissertação (Mestrado em Engenharia</p><p>Metalúrgica e de Minas). Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG, Belo Horizonte, 2014.</p><p>GOES, Maria Alice Cabral; POSSA, Mario Valente; LUZ, Adão Benvindo. Amostragem de minérios.</p><p>Rio de Janeiro: CETEM/CNPq, 1991.</p><p>GRANATO, Marcus. Metalurgia extrativa do ouro. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 1986.</p><p>GUEDES, Thiago Santos. Estudo sobre coletores na flotação catiônica reversa de minérios de</p><p>ferro itabiríticos. Monografia (Curso de Especialização em Engenharia de Recursos Minerais) -</p><p>Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG, Belo Horizonte, 2012.</p><p>INSTITUTO BRASILEIRO DE MINERAÇÃO (org.). Gestão e manejo de rejeitos da mineração. 1. ed.</p><p>Brasília: IBRAM, 2016.</p><p>JULIÁ, Alexandre Font. Desenvolvimento de um modelo de simulação para dimensionamento</p><p>de um sistema integrado pátio-porto na cadeia do minério de ferro. Dissertação (Mestrado em</p><p>Engenharia de Sistemas Logísticos). Escola Politécnica de São Paulo - USP, São Paulo, 2010.</p><p>KEANE, J. M. Sedimentation: theory and practice. Mineral Science and Engineering, v. 1. p. 48-53, 1979.</p><p>KELLY, Errol G.; SPOTTISWOOD, David J. Introduction to Mineral Processing. New York: J. Wiley &</p><p>Sons, 1982.</p><p>LIMA, Ramon de Souza; MAIA, Marcos de Oliveira Santos. Estudo sobre o comportamento</p><p>metalúrgico de minério refratário de ouro em circuito hidrometalúrgico. Universidade do</p><p>Estado de Minas Gerais - UEMG, João Monlevade, 2014.</p><p>LUZ, Adão Benvindo; SAMPAIO, João Alves; FRANÇA, Silvia Cristina Alves. Tratamento de minérios.</p><p>5. ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010.</p><p>MAPA, Paulo Sérgio. Rota de processo para o underflow da deslamagem de minério de ferro</p><p>do concentrador da</p><p>157, 192, 193, 195, 204, 205</p><p>C</p><p>Classificação granulométrica 5, 7, 12, 17, 24, 27, 36, 70, 90, 111, 115, 123, 125, 140, 141, 149, 150,</p><p>152, 156, 167, 192</p><p>Cominuição 5, 6, 7, 11, 17, 22, 23, 26, 27, 36, 40, 46, 54, 56, 57, 75, 77, 78, 79, 80, 82, 83, 84, 87, 88,</p><p>89, 97, 99, 103, 105, 106, 107, 110, 117, 120, 122, 150, 157, 192, 206</p><p>Concentração 5, 7, 8, 11, 12, 13, 15, 17, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 36, 42, 56, 57, 61, 67,</p><p>68, 70, 71, 73, 74, 78, 79, 80, 82, 83, 89, 106, 107, 122, 145, 150, 152, 155, 156, 157,</p><p>158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 167, 169, 170, 171, 172, 173, 176, 177, 178,</p><p>179, 181, 182, 185, 186, 188, 191, 192, 193, 195, 197, 198, 199, 201, 203, 206, 207</p><p>Concentração gravimétrica 5, 7, 12, 22, 30, 61, 157, 160, 164, 172, 182</p><p>Concentração magnética 5, 8, 12, 22, 31, 32, 71, 155, 157, 160, 172, 173, 174, 176, 177, 178, 181</p><p>F</p><p>Flotação 5, 6, 8, 22, 28, 32, 57, 58, 122, 151, 155, 157, 160, 162, 173, 182, 183, 184, 185, 186, 187,</p><p>188, 189, 190, 191, 193, 198, 199, 204, 205, 206, 207</p><p>Fluxogramas 11, 17, 34, 36</p><p>G</p><p>Granulometria 6, 19, 20, 21, 23, 24, 40, 44, 46, 48, 57, 78, 79, 81, 82, 89, 90, 91, 93, 94, 96, 98, 99, 100,</p><p>106, 107, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 119, 120, 121, 122, 125, 126, 131, 135, 138,</p><p>140, 141, 145, 146, 147, 148, 149, 151, 157, 165, 170, 192, 194, 196, 197</p><p>H</p><p>Hidrociclone 5, 7, 12, 25, 56, 145, 146, 147, 148, 149, 167, 168, 206</p><p>M</p><p>Moagem 6, 9, 12, 15, 22, 23, 56, 57, 78, 80, 82, 83, 87, 89, 99, 103, 105, 106, 107, 110, 111, 112, 113,</p><p>114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 134, 135, 140, 144, 151, 157, 162, 193,</p><p>195, 203, 204, 205, 206</p><p>O</p><p>Operações unitárias 5, 9, 11, 11, 15, 17, 20, 21, 22, 24, 25, 28, 33, 34, 36, 57, 63, 65, 66, 70, 71, 73,</p><p>75, 78, 87, 88, 106, 112, 118, 122, 125, 135, 150, 152, 156, 157, 172, 193, 195</p><p>Overflow 7, 12, 56, 114, 115, 116, 142, 140, 141, 144, 145, 147, 148, 149, 150, 151, 167, 168, 196</p><p>Oversize 126, 128, 136, 137</p><p>P</p><p>Peneira 5, 7, 24, 126, 127, 128, 130, 131, 132, 133, 134, 136, 137, 138, 139, 140, 164, 205</p><p>Produto 11, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, 32, 55, 56, 70, 73, 78, 79, 80, 81, 89, 92, 93, 94, 96, 98, 100, 101,</p><p>108, 110, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122, 125, 126, 130, 134, 137, 141, 156, 168,</p><p>183, 185, 189, 196</p><p>R</p><p>Rejeito 11, 27, 29, 32, 56, 59, 64, 70, 71, 73, 151, 156, 157, 159, 160, 161, 162, 171, 181, 182, 183,</p><p>196, 197, 200, 206</p><p>T</p><p>Testes 41, 43, 49, 53, 56, 57, 58, 60, 120, 122, 133, 151, 197, 198</p><p>Tratamento de minérios 5, 6, 9, 11, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 27, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 39, 41,</p><p>43, 44, 46, 48, 53, 54, 56, 57, 59, 60, 61, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73,</p><p>74, 75, 77, 78, 80, 87, 88, 103, 105, 106, 109, 111, 118, 120, 121, 122, 123,</p><p>125, 126, 127, 130, 135, 152, 155, 156, 157, 161, 162, 164, 172, 173, 175,</p><p>176, 182, 183, 193, 198, 200, 201, 204, 205</p><p>U</p><p>Underflow 7, 12, 56, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 147, 148, 149, 151, 167, 168, 190, 196, 205</p><p>Undersize 126, 128, 129, 136, 137, 140</p><p>SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL</p><p>UNIDADE DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA – UNIEP</p><p>Felipe Esteves Morgado</p><p>Gerente Executivo</p><p>Luiz Eduardo Leão</p><p>Gerente de Tecnologias Educacionais</p><p>Fabíola de Luca Coimbra Bomtempo</p><p>Coordenação Geral do Desenvolvimento dos Livros Didáticos</p><p>Catarina Gama Catão</p><p>Apoio Técnico</p><p>SENAI – DEPARTAMENTO REGIONAL DE MINAS GERAIS</p><p>Cláudio Marcassa</p><p>Diretor Regional do SENAI</p><p>Edmar Fernando de Alcântara</p><p>Gerente de Educação Profissional</p><p>Luciene Maria de Lana Marzano</p><p>Coordenação do Desenvolvimento dos Livros Didáticos</p><p>Sinara Badaro Leroy</p><p>Coordenação do Projeto</p><p>Ramon de Souza Lima</p><p>Elaboração</p><p>Douglas da Silva Adriano</p><p>Guilherme Assis e Oliveira</p><p>Revisão Técnica</p><p>Cíntia Rodrigues Guimarães</p><p>Fabiana Mendonça Pires</p><p>Designer Educacional</p><p>Daniela Theodoro</p><p>Revisão Ortográfica e Gramatical</p><p>Edésio Martins Conegundes Júnior</p><p>Eduardo Crivellari Guimarães</p><p>Rodrigo Henrique de Lacerda</p><p>Fotografias, Ilustrações e Tratamento de Imagens</p><p>Andrea Lopes Silva</p><p>Leilane Batista da Luz</p><p>Comitê Técnico de Avaliação</p><p>Thaís Souza do Amaral</p><p>Diagramação</p><p>Rosimar Sofia Tavares Duarte</p><p>Normalização</p><p>Felipe Abranches</p><p>Diagramação</p><p>Vitor Macedo</p><p>istockphoto.com</p><p>Fotografias, Ilustrações e Tratamento de Imagens</p><p>i-Comunicação</p><p>Projeto Gráfico</p><p>3.3.4 Reconciliação mina – planta em função dos teores planejados</p><p>da mina X teores realizados no tratamento....................................................................59</p><p>3.3.5 Cálculo do viés ...........................................................................................................................59</p><p>4 Balanço de massas, água e metalúrgico ................................................................................................................63</p><p>4.1 Balanço de massas ......................................................................................................................................64</p><p>4.1.1 Quantificação das operações unitárias .............................................................................66</p><p>4.1.2 Controle do minério alimentado, produto e rejeito .....................................................70</p><p>4.2 Balanço de água ..........................................................................................................................................71</p><p>4.2.1 Controle do bombeamento de água nova ......................................................................72</p><p>4.2.2 Controle do bombeamento de água recirculada ..........................................................73</p><p>4.3 Balanço metalúrgico ..................................................................................................................................73</p><p>4.3.1 Controle de teores na alimentação, produto e rejeito ................................................73</p><p>4.3.2 Controle de recuperação da planta de beneficiamento .............................................73</p><p>5 Cominuição de minérios .............................................................................................................................................77</p><p>5.1 Fundamentos da cominuição .................................................................................................................78</p><p>5.2 Mecanismos de fragmentação ...............................................................................................................80</p><p>5.3 Grau de liberação de partículas .............................................................................................................82</p><p>6 Britagem ............................................................................................................................................................................87</p><p>6.1 Conceitos e características ......................................................................................................................88</p><p>6.2 Britagem primária, secundária e terciária ..........................................................................................89</p><p>6.3 Tipos de britadores .....................................................................................................................................91</p><p>6.4 Variáveis de controle de processos operacionais ............................................................................99</p><p>7 Moagem ......................................................................................................................................................................... 105</p><p>7.1 Conceitos e características ................................................................................................................... 106</p><p>7.2 Moagem primária e secundária .......................................................................................................... 111</p><p>7.3 Tipos de moinhos ..................................................................................................................................... 112</p><p>7.4 Variáveis de controle de processos operacionais ......................................................................... 118</p><p>7.5 Controle de insumos .............................................................................................................................. 120</p><p>8 Sistemas de classificação granulométrica ......................................................................................................... 125</p><p>8.1 Peneiramento ............................................................................................................................................ 126</p><p>8.1.1 Escalas granulométricas ...................................................................................................... 131</p><p>8.1.2 Classificação em peneiras vibratórias com decks simples ou paralelos ............. 135</p><p>8.1.3 Peneiras desaguadoras ........................................................................................................ 137</p><p>8.1.4 Variáveis de controle de processos operacionais ....................................................... 138</p><p>8.2 Classificação ............................................................................................................................................... 140</p><p>8.2.1 Classificadores helicoidais ou espirais ............................................................................ 141</p><p>8.2.2 Hidrociclones ........................................................................................................................... 144</p><p>8.2.3 Controle granulométrico do overflow e underflow .................................................. 149</p><p>9 Concentração de minérios ...................................................................................................................................... 155</p><p>9.1 Fundamentos da concentração de minérios ................................................................................. 156</p><p>9.1.1 Métodos de concentração de minérios ......................................................................... 156</p><p>9.1.2 Grau de liberação de partículas ........................................................................................ 157</p><p>9.1.3 Sistemas de concentração: Rougher, Cleaner e Scavenger .................................. 157</p><p>9.2 Concentração gravimétrica .................................................................................................................. 160</p><p>9.2.1 Mesa plana .............................................................................................................................. 161</p><p>9.2.2 Mesa vibratória ...................................................................................................................... 162</p><p>9.2.3 Jigue .......................................................................................................................................... 164</p><p>9.2.4 Hidrociclone ............................................................................................................................ 167</p><p>9.2.5 Espiral de Humphrey .......................................................................................................... 168</p><p>9.3 Concentração magnética e eletrostática ......................................................................................... 172</p><p>9.3.1 Fundamentos teóricos ......................................................................................................... 173</p><p>9.3.2 Tipos de separadores ............................................................................................................ 175</p><p>9.3.3 Aplicações práticas ............................................................................................................... 181</p><p>9.4 Flotação ....................................................................................................................................................... 182</p><p>9.4.1 Propriedades da Interface .................................................................................................. 184</p><p>9.4.2 Flotação mecânica ................................................................................................................. 185</p><p>9.4.3 Flotação pneumática ............................................................................................................ 187</p><p>9.4.4 Flotação em coluna ...............................................................................................................</p><p>188</p><p>9.4.5 Equipamentos auxiliares na Flotação ............................................................................ 190</p><p>9.5 Concentração por lixiviação ................................................................................................................ 191</p><p>9.6 Processo Bayer .......................................................................................................................................... 195</p><p>9.7 Controle de processos de concentração ......................................................................................... 197</p><p>9.7.1 Controle de diluição da polpa (percentagem de sólidos) ...................................... 197</p><p>9.7.2 Controle de reagentes químicos ..................................................................................... 198</p><p>9.7.3 Controle de pH da polpa ................................................................................................... 199</p><p>9.7.4 Controle de demais insumos ............................................................................................ 200</p><p>Referências ........................................................................................................................................................................ 203</p><p>Minicurrículo do autor .................................................................................................................................................. 209</p><p>Índice .................................................................................................................................................................................. 211</p><p>1</p><p>Introdução</p><p>Prezado aluno,</p><p>Seja bem-vindo à unidade curricular Tratamento de Minérios!</p><p>A mineração é a principal atividade provedora de materiais para a humanidade. Ao longo</p><p>da nossa história, a natureza oferece matéria-prima para o nosso desenvolvimento, sendo</p><p>a principal delas o minério, do qual extraímos os mais variados compostos. Mas não basta</p><p>extrai-los, é necessário também tratá-los. E esse será o tema do nosso estudo.</p><p>Nesta unidade, você conhecerá as várias fases e os métodos do tratamento de minério.</p><p>Como ele é um bem não renovável, surgem desafios técnicos, sociais e ambientais para tornar</p><p>a mineração uma atividade sustentável e que traga benefícios para todas as partes envolvidas:</p><p>comunidade, governo, trabalhadores e empresas.</p><p>Nessa unidade curricular você irá conhecer as várias fases e métodos do tratamento de mi-</p><p>nérios e compreender que ela é uma etapa chave na mineração. Além disso, reconhecerá os</p><p>desafios técnicos, sociais e ambientais para tornar a mineração uma atividade sustentável.</p><p>Nossa jornada está organizada em dois volumes. Neste primeiro, abordaremos os funda-</p><p>mentos técnicos do tratamento de minérios, a teoria da amostragem, o balanço de massas,</p><p>água e metalúrgico. Além disso, conheceremos as operações unitárias de britagem, moagem,</p><p>peneiramento, classificação e, fechando esse ciclo, veremos as várias técnicas de concentração</p><p>de minérios.</p><p>Ao final dos estudos, você será capaz de aplicar o seu conhecimento em toda cadeia pro-</p><p>dutiva, controlar as variáveis do processo e propor melhorias para aumentar o rendimento</p><p>operacional da usina de tratamento de minérios.</p><p>Está curioso para aprender mais sobre esse assunto? Você está no caminho certo! Então,</p><p>vamos começar!</p><p>2</p><p>Fundamentos do tratamento de minérios</p><p>Ao longo da história, a natureza oferece matéria-prima para o desenvolvimento da humani-</p><p>dade, sendo a principal delas o minério, do qual são extraídos os mais variados compostos. Mas</p><p>não basta extraí-los, é necessário tratá-los.</p><p>Os minérios são lavrados na crosta terrestre nas mais diversas formas e composições e, por</p><p>isso, raramente podem ser utilizados pelo homem sem a utilização das etapas de tratamento.</p><p>Você sabia que, durante a etapa da lavra, os materiais extraídos do minério, na maioria das</p><p>vezes, não são produtos finais? Isso ocorre porque existe a necessidade de adequação física e</p><p>de composição química para a sua utilização. Logo, o tratamento de minérios é a etapa da mi-</p><p>neração responsável por tornar os bens minerais em produtos para os mais variados ramos da</p><p>indústria. E, por isso, é tão importante estudar este capítulo!</p><p>Ao final de seus estudos, você será capaz de:</p><p>• Reconhecer a necessidade da utilização do tratamento de minérios na mineração;</p><p>• Conhecer as operações unitárias de cominuição, classificação granulométrica, concentra-</p><p>ção, separação sólido-líquido e operações auxiliares no circuito de tratamento de minérios;</p><p>• Identificar os tipos de fluxogramas utilizados e seus objetivos no processamento mineral.</p><p>Vamos em busca desse novo conhecimento?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS18</p><p>Introdução ao tratamento de minérios</p><p>Antes de começarmos nossa trajetória pelo tratamento de minérios, vamos estudar algumas caracte-</p><p>rísticas do processo de extração.</p><p>Iniciaremos pelo conceito e pela composição dos minérios!</p><p>A Figura 1 exemplifica um minério, composto por uma associação de minerais do qual podemos extrair,</p><p>com proveito econômico, uma ou mais partículas úteis, sejam compostos metálicos e não metálicos, me-</p><p>tais ou não metais.</p><p>Os minerais de interesse (mineral-minério) estão inseridos em um corpo mineral composto por minerais</p><p>economicamente não interessantes (gangas) ou de valor secundário, podendo se tornar subprodutos do</p><p>processo. Veja na Figura 1.</p><p>Figura 1 - Minério (Mineral-minério + Ganga)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O estudo do tratamento de minérios é antigo. O primeiro texto publicado sobre</p><p>esse tema foi no livro (De Re Metálica) de Georges Agrícola, em 1556.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>Conheça agora as etapas de extração e tratamento do minério!</p><p>Primeiro, ele é lavrado, ou seja, extraído na mina. Em seguida, é encaminhado para a usina de tratamen-</p><p>to de minérios, conforme mostra a Figura 2.</p><p>Figura 2 - Fluxo do minério na mineração</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 19</p><p>O tratamento de minérios é justificado pela necessidade de adequação das características físicas e</p><p>químicas desses materiais. Visa concentrar a parte útil e eliminar as impurezas, facilitando os processos</p><p>subsequentes à extração, agregando valor econômico e atendendo às necessidades humanas.</p><p>Mas, afinal, como os minérios são “tratados”?</p><p>Como vimos, o mineral-minério, ao ser lavrado, encontra-se associado ao minério e, para liberá-lo, é</p><p>necessária a fragmentação dele.</p><p>Assim, temos representada a primeira etapa do processamento mineral: a fragmentação de minérios.</p><p>Interessante não é mesmo?</p><p>Na Figura 3, note que a fragmentação libera o mineral-minério da ganga. Depois da fragmentação</p><p>do minério, é necessária a aplicação das etapas de separação de tamanhos das partículas. Durante seus</p><p>estudos, você perceberá que a granulometria1 das partículas é importante em todo fluxo de produção</p><p>na usina de tratamento e no produto final.</p><p>Figura 3 - Liberação das partículas úteis pela etapa de fragmentação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O próximo passo para a obtenção do produto com valor agregado é a separação do mineral-minério da</p><p>ganga, ou seja, a concentração do minério. Ela envolve o aumento do teor do minério pela separação das</p><p>partículas úteis das inúteis. Você sabe o significado da palavra teor? Vamos contextualizá-la.</p><p>Em mineração, teor é a quantidade de metal ou de outras substâncias existentes no minério. No Quadro 1</p><p>são listados os três métodos de quantificar o teor na mineração.</p><p>SIGLA NOME EXEMPLO</p><p>% Percentagem</p><p>Um minério de Fe (ferro) de qualidade exigida pelas siderurgias geralmente apresenta entre</p><p>60% e 70% de teor de ferro.</p><p>ppm Partes por milhão</p><p>Minérios de Au (ouro) com 3 ppm são lavrados atualmente e considerados de boa qualidade</p><p>dependendo do custo de produção do minério que envolve vários parâmetros.</p><p>g/ton Gramas por tonelada</p><p>Minérios de tântalo são lavrados com eficiência em teores de 500 g/ton de Ta2O5 (pentóxido</p><p>de tântalo) no nordeste brasileiro.</p><p>Quadro 1 - Métodos de quantificação</p><p>de teores na mineração</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>1 Granulometria: especificação do diâmetro (tamanho) do minério ou outro tipo de material.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS20</p><p>Fique atento! As unidades de ppm e g/ton são equivalentes: ppm = g/ton</p><p>Quando dizemos que um minério de ouro tem teor de 3 g/ton, ele também terá 3 ppm. Quer saber por</p><p>quê? Observe o desenvolvimento apresentado: (3,0 gramas)</p><p>(1,0 tonelada)</p><p>. Como 1,0 tonelada é igual a 1,0 x106 de</p><p>gramas, temos:</p><p>(3,0)</p><p>(1,0 x 106)</p><p>, (g/ton), ou seja, 3 g/ton.</p><p>Como ppm é uma parte por milhão, temos</p><p>(3,0 partes)</p><p>(1,0 x 106 partes)</p><p>, ou seja, 3 ppm.</p><p>A medida ppm é muito usada na área industrial como parâmetro de quantificação</p><p>de elementos importantes na qualidade e eficiência dos produtos. Um exemplo</p><p>são os cremes dentais, que devem conter no mínimo 1000 ppm de flúor (F) solúvel</p><p>para apresentar efeito anticárie. Porém, a legislação brasileira não estipula uma</p><p>quantidade mínima, apenas a máxima de 1500 ppm de F, porque a concentração</p><p>excessiva dessa substância oferece riscos à saúde.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>2.1 OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO TRATAMENTO DE MINÉRIOS</p><p>Para obter um produto de acordo com as especificações técnicas (granulometria, composição quími-</p><p>cas, grau de pureza e outros) exigidas pelo mercado consumidor de minérios, é necessário que o ROM</p><p>(Run Of Mine)2 percorra uma série de etapas que constituem o fluxo de tratamento de minérios, classifi-</p><p>cadas como operações unitárias.</p><p>Operações unitárias? Nome interessante, não é verdade?</p><p>Esse nome se deve ao fato de as operações, ou seja, as etapas do tratamento dos minérios serem sem-</p><p>pre as mesmas, só variando a sequência e combinação entre elas. Os vários minérios que estão disponíveis</p><p>na natureza passam por combinações diferentes de operações unitárias, de acordo com as suas aplicações.</p><p>A Figura 4 mostra as principais operações unitárias que conheceremos em nossa jornada, pelo trata-</p><p>mento de minério.</p><p>Figura 4 - Operações unitárias no tratamento de minérios</p><p>2 ROM (Run Of Mine): material vindo da mina, ou seja, minério que foi lavrado e será encaminhado para a usina de tratamento de minérios.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 21</p><p>Vamos a um exemplo de aplicação das operações unitárias do tratamento de minérios em nosso dia a dia!</p><p>Você já viu ou ajudou um pedreiro a preparar uma massa de concreto? Um dos insumos utilizados para</p><p>obter esse produto é a brita, rocha constituída principalmente pelos minerais: quartzo, feldspato, micas e</p><p>outros compostos minerais.</p><p>Existem vários tipos de britas e a principal característica que as difere é a granulometria, ou seja, o tama-</p><p>nho das britas. A distribuição granulométrica das britas é apresentada na Tabela 1, de acordo com norma</p><p>ABNT 7211:2009.</p><p>TIPO DE BRITA FAIXA GRANULOMÉTRICA</p><p>Pó de brita 150 μm a 4,75, mm</p><p>Brita nº 0 4,75 mm a 12,5 mm</p><p>Brita nº 1 9,5 mm a 25 mm</p><p>Brita nº 2 19 mm a 31,5 mm</p><p>Brita nº 3 25 mm a 50 mm</p><p>Tabela 1 - Distribuição das britas</p><p>Fonte: Adaptado de ABNT 7211, 2009.</p><p>Para a produção de britas, o material lavrado é encaminhado para a usina de tratamento, que é consti-</p><p>tuída basicamente de circuitos de britagem, peneiramento e etapas auxiliares.</p><p>O material é britado em um circuito contendo dois ou três britadores e encaminhado para um circuito</p><p>de peneiramento, no qual obtemos os vários tipos de britas com várias faixas granulométricas. A Figura 5</p><p>ilustra um exemplo de usina de processamento de britas.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>ph</p><p>ot</p><p>llu</p><p>rg</p><p>Figura 5 - Produção de britas</p><p>Existem produtos que precisam passar por várias etapas do tratamento de minérios, como é o caso do</p><p>minério de ferro, que passa por todas as operações unitárias básicas.</p><p>Diferentemente da brita, o minério de ferro comercializado em vários ramos da indústria precisa apre-</p><p>sentar, além do tamanho adequado para sua utilização, um controle de sua composição química, tornando</p><p>o fluxo de produção mais complexo, conforme podemos observar na Figura 6.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS22</p><p>Figura 6 - Fluxograma de produção de minério de ferro</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 23</p><p>No Quadro 2, observe a comparação entre o processo de produção da brita e do minério de ferro e suas</p><p>respectivas operações unitárias.</p><p>OPERAÇÕES UNITÁRIAS</p><p>MINÉRIOS</p><p>BRITA MINÉRIO DE Fe</p><p>Cominuição</p><p>Britagem</p><p>Moagem</p><p>Classificação granulométrica</p><p>Peneiramento</p><p>Classificação</p><p>Concentração</p><p>Concentração gravimétrica</p><p>Concentração magnética</p><p>Flotação</p><p>Separação Sólido-líquido</p><p>Espessamento</p><p>Filtragem</p><p>Quadro 2 - Operações unitárias Brita X Minério de ferro</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2.1.1 COMINUIÇÃO</p><p>A cominuição ou fragmentação é o conjunto de operações responsável pela redução do tamanho das</p><p>partículas minerais, com o objetivo de liberar os minerais mais valiosos dos minerais de ganga.</p><p>Há casos em que a cominuição visa reduzir as partículas até a dimensão requerida para sua utilização,</p><p>como o exemplo da brita. Mas, na maioria dos casos, a fragmentação de minérios tem dois objetivos:</p><p>• Adequar a granulometria para as próximas etapas ou ao produto final;</p><p>• Desagregar (separar fisicamente) os minerais úteis dos inúteis.</p><p>A cominuição compreende diversos estágios que se aplicam ao minério, desde a mina até o seu proces-</p><p>samento na usina. Basicamente, a cominuição é dividida em duas grandes áreas:</p><p>• Britagem - operação unitária que fragmenta os blocos de minérios obtidos na lavra. Esse processo é</p><p>realizado gradualmente em vários equipamentos de britagem, pois um deles isolado não é capaz de</p><p>reduzir as partículas até um tamanho adequado à alimentação da moagem.</p><p>Figura 7 - Britador de mandíbulas (esquerda) e britador cônico (direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS24</p><p>• Moagem - operação de fragmentação final. Nessa etapa, é obtido um produto adequado ao processo</p><p>de concentração ou um minério adequado aos seguintes processos industriais, como: pelotização,</p><p>calcinação, lixiviação, etc.</p><p>A Figura 8 é a imagem de um moinho rotativo. Por ser um equipamento de alta eficiência e produtivida-</p><p>de, é utilizado no processamento mineral.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>Th</p><p>om</p><p>as</p><p>_M</p><p>oo</p><p>re</p><p>Figura 8 - Moinho rotativo</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2.1.2 CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA</p><p>Sabemos que uma característica importante nos produtos minerais é a granulometria. Por esse motivo,</p><p>utilizamos equipamentos que separam o material processado na usina por tamanho.</p><p>A classificação granulométrica é dividida em duas grandes operações unitárias:</p><p>• Peneiramento;</p><p>• Classificação.</p><p>Provavelmente, você está se perguntando: como essas duas operações são utilizadas para a separação</p><p>de tamanhos no tratamento de minérios? Qual a diferença entre elas? Em quais situações são empregadas?</p><p>Você já observou o processo de peneiramento, que o pedreiro utiliza para a obtenção de uma areia</p><p>mais fina para produção de uma massa de acabamento? Na mineração, esse processo segue o mesmo</p><p>princípio. Nele, ocorre a separação de uma população inicial de partículas em duas ou mais frações de</p><p>tamanhos diferentes, mediante o contato com um gabarito de abertura fixa, ou seja, a abertura da tela da</p><p>peneira.</p><p>Na Figura 9, observe um exemplo de peneira vibratória inclinada, um dos equipamentos mais utilizados</p><p>no processamento mineral.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 25</p><p>Vi</p><p>to</p><p>r M</p><p>ac</p><p>ed</p><p>o</p><p>Figura 9 - Peneira inclinada</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Já a classificação corresponde à separação de uma alimentação, composta de partículas de diferentes</p><p>tamanhos, em duas outras frações de produtos, diferindo entre si pela distribuição relativa dos tamanhos.</p><p>Vamos entender isso?</p><p>Diferentemente do peneiramento, a classificação gera dois produtos: um contém grande proporção de</p><p>partículas maiores que um determinado tamanho; e outro com grande proporção de partículas menores</p><p>que esse tamanho.</p><p>Essa separação “não ideal” acontece porque esse processo é realizado em meio fluido. Devido às forças</p><p>hidrodinâmicas, não é possível obter um produto com 100% de partículas</p><p>maiores de um determinado</p><p>tamanho, e outro com 100% de partículas menores, como pode ser visto na Figura 10.</p><p>Figura 10 - Distribuição dos produtos na classificação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS26</p><p>Na sequência, veja dois equipamentos utilizados na classificação.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>ph</p><p>ot</p><p>llu</p><p>rg</p><p>Figura 11 - Classificador espiral (esquerda) e classificador hidrociclone (direita)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Analise o fluxograma da Figura 12. Nele, podemos visualizar as operações unitárias tratadas até aqui e</p><p>ainda alguns equipamentos, como britadores, moinhos, hidrociclones e outros que preparam o minério</p><p>para a etapa de concentração, formando o circuito de preparação do minério.</p><p>Figura 12 - Circuito de preparação (Cominuição e classificação granulométrica)</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 27</p><p>FIQUE</p><p>ALERTA</p><p>Para proporcionar melhores condições de segurança, sempre que exercer atividades</p><p>ligadas à usina de tratamentos de minérios, consulte a Norma Regulamentadora:</p><p>Segurança e Saúde Ocupacional na Mineração - NR 22, tópico 22.25 Beneficiamento.</p><p>2.1.3 CONCENTRAÇÃO</p><p>Na etapa de concentração de minérios, realizamos a separação dos minerais de interesse (elemento útil)</p><p>dos que não são (elemento inútil). Confira:</p><p>Figura 13 - Esquema geral de um processo de concentração de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>O objetivo da separação dos minerais é produzir um produto comercializável, chamado concentrado,</p><p>e um produto descartável, chamado rejeito ou subproduto, com valor secundário. Mas, para que esse pro-</p><p>cesso ocorra com qualidade, devemos assegurar, três condições básicas no fluxo de produção:</p><p>• Liberabilidade (grau de liberdade das partículas);</p><p>• Diferenciabilidade (propriedade diferenciadora);</p><p>• Separabilidade dinâmica.</p><p>Vamos conhecer cada uma delas?</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS28</p><p>Liberabilidade</p><p>Na Figura 14, você verá a liberalidade das partículas minerais. Perceba que, para ocorrer a separação das</p><p>partículas, é preciso que os minerais de interesse não estejam fisicamente agregados aos que não são de</p><p>interesse. Percebeu a importância das etapas de cominuição e classificação granulométrica?</p><p>Figura 14 - Liberabilidade das partículas minerais</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Diferenciabilidade</p><p>Imagine que você tenha uma mistura de esferas de aço e de cerâmica, e seu objetivo seja separá-las.</p><p>Tarefa fácil, não é? Então, vamos dificultar as coisas. Você terá que realizar essa tarefa de olhos vendados.</p><p>Parece difícil, mas na verdade não é, pois existem propriedades diferenciadoras, das quais você poderá</p><p>utilizar para separar as esferas, mesmo de olhos vendados.</p><p>Como as esferas de aço têm uma alta condutividade térmica, você irá distingui-las das demais, já que elas</p><p>transmitirão uma sensação de frieza em suas mãos. Na separação das partículas minerais, também conside-</p><p>ramos várias propriedades diferenciadoras, como: cor, densidade, susceptibilidade magnética, dentre outras.</p><p>Atenção! As propriedades diferenciadoras no tratamento de minérios podem ser naturais ou induzidas.</p><p>As propriedades físicas naturais, como a densidade e a susceptibilidade magnética, são características ine-</p><p>rentes ao material e, assim sendo, não precisam ser estimuladas.</p><p>Porém, existem algumas propriedades que precisam ser estimuladas por meio de reagentes químicos,</p><p>por exemplo, a característica de superfície dos minerais, que pode ser modificada, tornando operações</p><p>unitárias, como a flotação, aglomeração, floculação, etc., em processos extremamente eficazes.</p><p>Na flotação, consideramos as características de hidrofobicidade e hidrofilicidade dos minerais. Partí-</p><p>culas hidrofóbicas não têm afinidade pela água, ou seja, “medo” da água. Já as partículas hidrofílicas têm</p><p>alta afinidade pela água, conforme podemos observar na Figura 15.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 29</p><p>Figura 15 - Características dos minerais</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Na natureza, existem pouquíssimos minerais hidrofóbicos. Por isso essa característica é induzida por meio</p><p>de reagentes químicos, ou seja, minerais naturalmente hidrofílicos são temporariamente transformados em</p><p>hidrofóbicos para que sejam flotados. Ainda neste capítulo, você conhecerá o processo de flotação3.</p><p>Separabilidade dinâmica</p><p>Corresponde às forças que atuam na zona de separação no equipamento de concentração. Tem o obje-</p><p>tivo de direcionar trajetórias diferentes às partículas, em resposta a uma determinada diferenciabilidade,</p><p>de modo a separá-las efetivamente. A Figura 16 mostra como acontece a separabilidade dinâmica.</p><p>Alimentação</p><p>Força separadora Rejeito</p><p>Concentrado</p><p>Zona de</p><p>separação</p><p>Figura 16 - Separabilidade dinâmica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Como você já estudou, o objetivo do processo de concentração é separar os materiais úteis e inúteis em</p><p>concentrado e rejeito, respectivamente. Outra característica é o aumento do teor do mineral-minério, ou</p><p>seja, o aumento do mineral útil ao longo do circuito de tratamento de minérios. Por exemplo: um minério</p><p>de Au (ouro) com 3 ppm, ou seja, 3 g/ton, é lavrado e encaminhado à usina de tratamento de minérios.</p><p>O teor de ouro aumenta gradativamente até um valor específico para obtermos barras em ouro puro.</p><p>3 Flotação: processo de concentração mineral aplicado a partículas sólidas que explora diferenças nas características de superfície dos</p><p>minerais.</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS30</p><p>Para entender melhor o processo de concentração, vamos analisar o beneficiamento de minério de</p><p>ouro aluvionar, com o seguinte exemplo:</p><p>Dois amigos garimpeiros beneficiam minério de ouro na beira de um rio. Ao imergir a bateia4 no leito do</p><p>rio, o garimpeiro coleta 1 kg de sedimentos, contendo apenas uma partícula de ouro de 0,5g.</p><p>Você se lembra da relação de teor? Nesse caso, a concentração de ouro é de 0,5g/kg.</p><p>O garimpeiro terá que aumentar o teor de ouro para concentrar o material, ou seja, excluir o material de</p><p>ganga da bateia. Para isso, adiciona água à bateia e, em um movimento sincronizado, elimina os materiais</p><p>leves, reduzindo a massa de material para 100 g, mantendo no produto a mesma partícula de ouro 0,5g.</p><p>A relação ouro/sedimentos contida na bateia passa a ser de 0,5g/100g, ou seja, houve uma concentração</p><p>do ouro na bateia.</p><p>Para obter a partícula de ouro, o garimpeiro terá que repetir esse processo até excluir toda a massa de</p><p>sedimentos na bateia.</p><p>A Figura 17 é um exemplo de concentração de ouro pelo método gravimétrico de bateias.</p><p>@</p><p>is</p><p>to</p><p>kp</p><p>ho</p><p>to</p><p>.c</p><p>om</p><p>.b</p><p>r/</p><p>G</p><p>ill</p><p>es</p><p>_P</p><p>ai</p><p>re</p><p>Figura 17 - Concentração de ouro pelo método gravimétrico de bateias</p><p>Aumente seus conhecimentos sobre tratamentos de minérios, lendo: LUZ, Adão Benvindo;</p><p>SAMPAIO, João Alves; FRANCA, Sílvia Cristina Alves. Tratamento de minérios. 5. ed. Rio de</p><p>Janeiro: CETEM/MCT, 2010. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/livros></p><p>SAIBA</p><p>MAIS</p><p>Você já conhece os critérios básicos para que ocorra a concentração de minérios. Agora, vamos falar</p><p>sobre os principais métodos utilizados na indústria mineral.</p><p>4 Bateia: utensílio utilizado na mineração em pequena escala, geralmente em depósitos de sedimentos em cursos de água, para a</p><p>obtenção de concentrados de materiais precisos, como o ouro, diamante, etc.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 31</p><p>Em cada método de concentração, aproveitamos uma ou mais propriedades dos minerais. O grau de</p><p>liberabilidade das partículas e o fenômeno da separabilidade dinâmica também estão presentes em maior</p><p>ou menor grau nesses processos de concentração.</p><p>Pronto para conhecê-los?</p><p>Concentração Gravimétrica</p><p>O método de concentração gravimétrica utiliza a densidade dos minerais como propriedade diferen-</p><p>ciadora, no qual partículas de diferentes densidades, tamanhos e formas são separadas por ação da força</p><p>da gravidade ou por forças centrífugas. Essa é uma das mais antigas técnicas de concentração utilizada no</p><p>processamento mineral, devido à simplicidade dos equipamentos.</p><p>Atualmente, ela ainda é muito empregada devido ao baixo custo de implantação</p><p>e operação de con-</p><p>centração do minério. Outro grande diferencial desse método é a não utilização de reagentes químicos</p><p>na separação dos minerais, gerando um baixo impacto ambiental. A Figura 18 mostra como ocorre a</p><p>concentração gravimétrica.</p><p>Alimentação</p><p>ρ > 5,0</p><p>ρ < 2,5</p><p>Figura 18 - Concentração gravimétrica</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Os principais equipamentos utilizados na concentração gravimétrica são:</p><p>• Mesa plana;</p><p>• Mesa vibratória;</p><p>• Jigue;</p><p>• Hidrociclones;</p><p>• Espiral de Humphreys;</p><p>• Concentrador centrífugo.</p><p>Estudaremos esses equipamentos e suas variáveis no capítulo de concentração de minérios. Não perca!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS32</p><p>Concentração magnética</p><p>Na sua infância, você já deve ter brincado com algum imã, não é? Percebeu que alguns materiais sofrem</p><p>atração magnética, ou seja, são atraídos facilmente pelos imãs? Esses materiais apresentam características</p><p>magnéticas. O tratamento de minérios também utiliza essa característica dos materiais.</p><p>A concentração magnética é um método muito utilizado na concentração e/ou purificação de muitas</p><p>substâncias minerais no tratamento de minérios e também em vários ramos industriais na remoção e sepa-</p><p>ração de materiais metálicos, como exemplo: as sucatas. A susceptibilidade magnética é a propriedade dos</p><p>minerais que determina a resposta do mineral ao campo magnético. Podemos classificar essa propriedade</p><p>dos minerais em duas categorias:</p><p>• Minerais que são atraídos pelo campo magnético.</p><p>Ferromagnéticos</p><p>Paramagnéticos{</p><p>• Minerais que não são atraídos pelo campo magnético. Diamagnéticos{</p><p>O Quadro 3 apresenta a classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético.</p><p>CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS EM RELAÇÃO À AFINIDADE AO CAMPO MAGNÉTICO</p><p>Minerais que são atraídos</p><p>pelo campo magnético.</p><p>Ferromagnéticos</p><p>Minerais fortemente atraídos pelo campo magnético. O exemplo mais</p><p>conhecido no tratamento de minérios é a magnetita.</p><p>Paramagnéticos</p><p>Minerais atraídos fracamente pelo campo magnético. A hematita é um</p><p>exemplo.</p><p>Minerais que são repelidos</p><p>pelo campo magnético.</p><p>Diamagnéticos</p><p>Minerais que não sofrem qualquer atração do campo magnético, como</p><p>exemplos, temos o quartzo, magnesita, calcita, dentre outros.</p><p>Quadro 3 - Classificação dos materiais em relação à afinidade ao campo magnético</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>A Figura 19 demonstra a relação de indução magnética e campo magnético, note que a magnetita,</p><p>mineral ferromagnético tem uma forte indução magnética, ou seja, atração em um baixo campo magnético,</p><p>já a hematita tem uma atração média em um maior campo magnético. Perceba que o quartzo não é atraído</p><p>pelo campo magnético!</p><p>Ferromagnéticas</p><p>Ex: Magnetita (Fe3O4)</p><p>Paramagnéticas</p><p>Ex: Hematita (Fe2O3)</p><p>Diamagnéticas</p><p>Ex: Quartzo (SiO2)</p><p>In</p><p>du</p><p>çã</p><p>o</p><p>m</p><p>ag</p><p>né</p><p>tic</p><p>a</p><p>Campo magnético</p><p>Figura 19 - Concentração magnética</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 33</p><p>No capítulo de concentração de minérios, você conhecerá os equipamentos utilizados na concentração</p><p>magnética, suas variáveis e em quais tipos de minérios essa técnica é utilizada.</p><p>Flotação</p><p>Você se lembra dos conceitos de hidrofobicidade e hidrofilidade? Para compreendermos a flotação,</p><p>é importante que esses conceitos estejam bem claros para você.</p><p>A flotação é um processo de separação de substâncias sólidas, aplicado em vários ramos industriais.</p><p>As partículas sólidas são separadas, explorando as diferenças nas características de superfície entre as</p><p>espécies presentes.</p><p>A polpa mineral, contendo partículas hidrofóbicas e hidrofílicas, é alimentada em um equipamento que</p><p>produzirá um fluxo de ar, que arrastará as partículas hidrofóbicas para a parte superior do fluido, uma vez</p><p>que elas apresentam maior afinidade pelo ar. Já as partículas hidrofílicas são arrastadas pelo fluxo de água</p><p>e são direcionadas para a parte inferior do fluido, devido a sua afinidade pela água, conforme podemos</p><p>observar na Figura 20.</p><p>Alimentação</p><p>Flotação</p><p>Produto</p><p>flotado</p><p>Produto</p><p>afundado</p><p>Partículas</p><p>hidrofílicas</p><p>Partículas</p><p>hidrofóbicas</p><p>Figura 20 - Processo de flotação</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Você deve estar se perguntando: afinal, qual dos produtos da flotação é o concentrado e qual é o</p><p>rejeito? Depende!</p><p>Isso mesmo! Dependerá de qual minério está sendo processado. Como a característica de superfície dos</p><p>minerais pode ser inibida, em alguns casos, será mais apropriado flotar o produto concentrado, ou seja, as</p><p>partículas úteis passam momentaneamente de hidrofílicas para hidrofóbicas pela ação de reagentes quími-</p><p>cos. É claro que essa transformação não será necessária nos casos de partículas naturalmente hidrofóbicas.</p><p>Em outras situações, os elementos inúteis serão flotados. Essa escolha dependerá do minério, do equi-</p><p>pamento, da relação de elementos úteis e inúteis, dentre outras características desse método.</p><p>Os tipos de flotação mais utilizados no tratamento de minérios são:</p><p>• Flotação mecânica;</p><p>• Flotação em coluna;</p><p>• Flotação pneumática.</p><p>A flotação é muito interessante na mineração. Logo, você conhecerá mais sobre esse importante méto-</p><p>do de concentração de minérios. Continue seus estudos!</p><p>TRATAMENTO DE MINÉRIOS34</p><p>2.1.4 SEPARAÇÃO SÓLIDO - LÍQUIDO</p><p>A maioria das operações unitárias dos tratamentos de minérios utilizam grandes quantidades de</p><p>água. Por isso, torna-se necessária a etapa de separação sólido-líquido, responsável pela adequação da</p><p>quantidade de água no processamento mineral.</p><p>No fluxo de produção da usina, as operações unitárias envolvidas trabalham com diferentes porcentagens</p><p>de sólidos, por isso é comum utilizarmos equipamentos que realizam o balanço de água.</p><p>Os principais equipamentos empregados na separação sólido-líquido são: peneiras, hidrociclones,</p><p>espessadores, filtros e secadores.</p><p>Além de adequar o percentual de água dos produtos de outras operações unitárias, a etapa de separação</p><p>sólido-líquido tem o importante papel de separar a água do material sólido, reaproveitando e recirculando a</p><p>água utilizada no processo, contribuindo para um consumo consciente e sustentável da água. Veja como isso</p><p>acontece na Figura 21.</p><p>Minério</p><p>Entrada de água</p><p>• Espessadores</p><p>• Filtros</p><p>• Secadores</p><p>Recirculação/Reaproveitamento</p><p>de água</p><p>Sistema de</p><p>captação de H2O</p><p>Recirculação</p><p>de H2O</p><p>Recirculação</p><p>de H2O</p><p>Reaproveitamento</p><p>H2O limpa</p><p>Córregos e rios</p><p>Separação</p><p>Sólido-líquido</p><p>Separação</p><p>Sólido-líquido</p><p>Barragem</p><p>de rejeitos Produto</p><p>final</p><p>ConcentradoRejeitoEspessadores</p><p>H2O</p><p>Britagem</p><p>Peneiramento</p><p>Moagem</p><p>Classificação</p><p>Concentração</p><p>Figura 21 - Utilização, recirculação e reaproveitamento de água no tratamento de minérios</p><p>Fonte: SENAI/MG, 2017.</p><p>Segundo o IBRAM - Instituto Brasileiro de Mineração, cerca de 80% da água utilizada</p><p>no tratamento de minérios é recirculada no próprio processo.</p><p>CURIOSI</p><p>DADES</p><p>Operações complementares e auxiliares</p><p>Neste capítulo, você conheceu as operações unitárias de tratamento de minérios e sua relevância na</p><p>mineração. Associadas a esse processo, estão as operações complementares e auxiliares.</p><p>2 FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS 35</p><p>As operações complementares e auxiliares estão vinculadas às operações unitárias e, apesar de não</p><p>agregarem valor ao minério, sua aplicação é de fundamental importância. Elas complementam o ciclo</p><p>produtivo da usina, garantindo que o minério seja transportado e chegue ao cliente final com as devidas</p><p>especificações e qualidade exigida pelo mercado.</p><p>Exemplos de operações complementares e auxiliares:</p><p>• Correias transportadoras utilizadas para locomover o minério ao longo da usina;</p><p>• Conjuntos de bombas e tubulações utilizados para transportar a polpa de minério entre as operações</p><p>unitárias e minerodutos, que atravessam quilômetros levando a polpa mineral até os portos marítimos.</p><p>• Sistemas de armazenamento e condicionamento de insumos utilizados no tratamento de minérios.</p><p>• Sistemas de estocagem e distribuição de minérios também são utilizados no decorrer do fluxo produtivo</p><p>da usina de tratamento de minérios.</p><p>Esses são alguns exemplos de operações</p>157, 192, 193, 195, 204, 205
C
Classificação granulométrica 5, 7, 12, 17, 24, 27, 36, 70, 90, 111, 115, 123, 125, 140, 141, 149, 150, 
152, 156, 167, 192
Cominuição 5, 6, 7, 11, 17, 22, 23, 26, 27, 36, 40, 46, 54, 56, 57, 75, 77, 78, 79, 80, 82, 83, 84, 87, 88, 
89, 97, 99, 103, 105, 106, 107, 110, 117, 120, 122, 150, 157, 192, 206
Concentração 5, 7, 8, 11, 12, 13, 15, 17, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 36, 42, 56, 57, 61, 67, 
68, 70, 71, 73, 74, 78, 79, 80, 82, 83, 89, 106, 107, 122, 145, 150, 152, 155, 156, 157, 
158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 167, 169, 170, 171, 172, 173, 176, 177, 178, 
179, 181, 182, 185, 186, 188, 191, 192, 193, 195, 197, 198, 199, 201, 203, 206, 207
Concentração gravimétrica 5, 7, 12, 22, 30, 61, 157, 160, 164, 172, 182
Concentração magnética 5, 8, 12, 22, 31, 32, 71, 155, 157, 160, 172, 173, 174, 176, 177, 178, 181
F
Flotação 5, 6, 8, 22, 28, 32, 57, 58, 122, 151, 155, 157, 160, 162, 173, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 
188, 189, 190, 191, 193, 198, 199, 204, 205, 206, 207
Fluxogramas 11, 17, 34, 36
G
Granulometria 6, 19, 20, 21, 23, 24, 40, 44, 46, 48, 57, 78, 79, 81, 82, 89, 90, 91, 93, 94, 96, 98, 99, 100, 
106, 107, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 119, 120, 121, 122, 125, 126, 131, 135, 138, 
140, 141, 145, 146, 147, 148, 149, 151, 157, 165, 170, 192, 194, 196, 197
H
Hidrociclone 5, 7, 12, 25, 56, 145, 146, 147, 148, 149, 167, 168, 206
M
Moagem 6, 9, 12, 15, 22, 23, 56, 57, 78, 80, 82, 83, 87, 89, 99, 103, 105, 106, 107, 110, 111, 112, 113, 
114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 134, 135, 140, 144, 151, 157, 162, 193, 
195, 203, 204, 205, 206
O
Operações unitárias 5, 9, 11, 11, 15, 17, 20, 21, 22, 24, 25, 28, 33, 34, 36, 57, 63, 65, 66, 70, 71, 73, 
75, 78, 87, 88, 106, 112, 118, 122, 125, 135, 150, 152, 156, 157, 172, 193, 195
Overflow 7, 12, 56, 114, 115, 116, 142, 140, 141, 144, 145, 147, 148, 149, 150, 151, 167, 168, 196
Oversize 126, 128, 136, 137
P
Peneira 5, 7, 24, 126, 127, 128, 130, 131, 132, 133, 134, 136, 137, 138, 139, 140, 164, 205
Produto 11, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, 32, 55, 56, 70, 73, 78, 79, 80, 81, 89, 92, 93, 94, 96, 98, 100, 101, 
108, 110, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122, 125, 126, 130, 134, 137, 141, 156, 168, 
183, 185, 189, 196
R
Rejeito 11, 27, 29, 32, 56, 59, 64, 70, 71, 73, 151, 156, 157, 159, 160, 161, 162, 171, 181, 182, 183, 
196, 197, 200, 206
T
Testes 41, 43, 49, 53, 56, 57, 58, 60, 120, 122, 133, 151, 197, 198
Tratamento de minérios 5, 6, 9, 11, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 27, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 39, 41, 
43, 44, 46, 48, 53, 54, 56, 57, 59, 60, 61, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 
74, 75, 77, 78, 80, 87, 88, 103, 105, 106, 109, 111, 118, 120, 121, 122, 123, 
125, 126, 127, 130, 135, 152, 155, 156, 157, 161, 162, 164, 172, 173, 175, 
176, 182, 183, 193, 198, 200, 201, 204, 205
U
Underflow 7, 12, 56, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 147, 148, 149, 151, 167, 168, 190, 196, 205
Undersize 126, 128, 129, 136, 137, 140
SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL
UNIDADE DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA – UNIEP
Felipe Esteves Morgado
Gerente Executivo
Luiz Eduardo Leão
Gerente de Tecnologias Educacionais
Fabíola de Luca Coimbra Bomtempo
Coordenação Geral do Desenvolvimento dos Livros Didáticos
Catarina Gama Catão
Apoio Técnico
SENAI – DEPARTAMENTO REGIONAL DE MINAS GERAIS
Cláudio Marcassa
Diretor Regional do SENAI
Edmar Fernando de Alcântara
Gerente de Educação Profissional
Luciene Maria de Lana Marzano
Coordenação do Desenvolvimento dos Livros Didáticos
Sinara Badaro Leroy
Coordenação do Projeto
Ramon de Souza Lima
Elaboração
Douglas da Silva Adriano
Guilherme Assis e Oliveira
Revisão Técnica
Cíntia Rodrigues Guimarães
Fabiana Mendonça Pires
Designer Educacional
Daniela Theodoro
Revisão Ortográfica e Gramatical
Edésio Martins Conegundes Júnior
Eduardo Crivellari Guimarães
Rodrigo Henrique de Lacerda
Fotografias, Ilustrações e Tratamento de Imagens
Andrea Lopes Silva
Leilane Batista da Luz 
Comitê Técnico de Avaliação
Thaís Souza do Amaral
Diagramação
Rosimar Sofia Tavares Duarte
Normalização
Felipe Abranches
Diagramação
Vitor Macedo
istockphoto.com
Fotografias, Ilustrações e Tratamento de Imagens
i-Comunicação
Projeto Gráfico