Amostragem Em Polpa Validacao Do Quarteador de Polpa

MINISTRIO DA EDUCAO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas - Departamento de Engenharia de Minas Ps-Graduao Lato Sensu em Beneficiamento Mineral

EMANUELA REIS BROD

AMOSTRAGEM EM POLPA: VALIDAO DO QUARTEADOR DE POLPA

OURO PRETO (MG) 2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

EMANUELA REIS BROD

AMOSTRAGEM EM POLPA: VALIDAO DO QUARTEADOR DE POLPA Monografia apresentada ao Programa de Ps-graduao em Engenharia de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como requisito para obteno do ttulo de Especialista em Beneficiamento Mineral.

Orientador: Prof. Dr. CARLOS ALBERTO PEREIRA

OURO PRETO (MG) 2010

O distrado nela tropeou,

o bruto a usou como projtil, o empreendedor, usando-a construiu,

o campnio, cansado da lida dela fez assento,

para os meninos foi brinquedo, Drummond a poetizou,

Davi matou Golias... Por fim;

o artista concebeu a mais bela escultura. Em todos os casos,

a diferena no era a pedra mas o homem.

(Annimo)

AGRADECIMENTOS

Celeste e Pedro Brod, mame e papai, minha fortaleza, pelos ensinamentos,

incentivos, gargalhadas e pela luz no fim do tnel. Vocs iluminam a minha vida e

trazem emoo aos meus dias, sem vocs eu nada seria.

Ana Brod, irm e melhor amiga, ou seria melhor amiga e irm!!! Cmplice em

todos os momentos, fora e carinho, alegria e incentivo, constante presena e

parceria.

Fernando e Juliana Brod, por todo suporte e compreenso. O carinho de vocs

minimizou dificuldades.

Ndia Perdigo, Eliana Mano e Lgia Figueiredo, grandes amigas, que sempre me

orientaram, apoiaram e incentivaram a lutar pelos meus ideais. A amizade e o

profissionalismo de vocs marcaram de forma significativa a minha vida.

Ao Kleber Reis, pela idia e concepo do trabalho e principalmente pelo suporte,

apesar de tantas pedras no caminho.

Aos amigos Marcos Vinicius Rodrigues, Natlia Souza, Joyce Mercs, Jssica

Amorim e Sue Figueiredo por transformarem o almoo em momentos to

agradveis que o trabalho e o cansao dos tantos erros/acertos no pesaram

tanto.

A Kelly Oliveira, pelo apoio e incentivo na realizao deste trabalho

Vale, na pessoa da gerente geral Cristina Valadares, pelo investimento neste

trabalho de capacitao tcnica.

minha primeira gerente, Patrice Mazzoni, pelo incentivo para comear essa

monografia e ao meu gerente atual, Mrio Modesto, pelo empurro para termin-

la. Sem o apoio de vocs, este projeto teria sido muito mais complexo.

Ao Tonimar Oliveira, Wagner Soares e Luiz Diniz pela realizao dos ensaios e

por acreditarem na reabilitao do quarteador de polpa.

Aos colegas e amigos do Laboratrio de Processo, que, direta ou indiretamente,

possibilitaram a caminhada dessa experincia, da maior importncia para meu

crescimento profissional e humano.

Ao Carlos Alberto Pereira - Carlo, orientador competente, atencioso, receptivo e,

acima de tudo, um mestre.

Ao Fabiano Gomes Silva, pelo apoio durante todo o curso. Sua contribuio foi

fundamental.

RESUMO

A maior parte das usinas de concentrao mineral e de hidrometalurgia processa

minrios a mido; logo uma boa amostragem de fluxos de polpa essencial para

garantir a qualidade do processo. A amostragem em polpa complexa e, muitas

vezes, feita de maneira incorreta. Objetiva este trabalho a otimizao do

quarteador de polpa existente no Laboratrio de Processo do Centro de

Desenvolvimento Mineral da Vale. Para este estudo, escolheu-se uma amostra de

minrio de ferro, que pela sua alta densidade, dificulta a formao de uma polpa

homognea. O minrio foi preparado em trs (3) granulometrias e em duas (2)

concentraes de slidos diferentes. A eficincia e a reprodutibilidade do

quarteador de polpa foram testadas e constatadas atravs de anlises

granulomtrica e qumica, realizadas nas alquotas de alimentao e nas doze (12)

reparties do quarteador. O uso do quarteador mostrou-se eficaz em polpas com

volumes inferiores a trinta (30) litros, validado seu uso com sucesso no lugar do

quarteamento realizado manualmente.

Palavras chave : quarteamento em polpa, validao, minrio de ferro

ABSTRACT

Most of the plants and mineral concentration of hydrometallurgy process the ore

wet, therefore a good sampling of flow of pulp is essential to ensure the quality of

the process. Sampling in pulp is complicated and often done incorrectly. The

objective of this work to optimize the pulp sampler existing in the Metallurgical

Laboratory of Vales Development Center of Mineral. For this study, a sample of

iron ore are choose, which due to its high density makes it difficult to form a

homogeneous pulp. The ore was prepared in three sizes and two different percents

solid concentrations. The efficiency and repeatability of pulp sampler were tested

and verified by size analysis and chemical analysis conducted on the rates of

feeding and the twelve departments of sampler. The use of sampler proved

effective in pulps with volumes exceeding 30 liters, and so its use has been

validated in place of sampling performed manually.

Keywords: Sampling of pulp, Validation and Iron Ore

LISTA DE ILUSTRAES

FIGURA 2.1. Distribuio Normal Padro....................................................... 3

FIGURA 2.2: Diagrama de blocos genrico de um processo de amostragem... 11

FIGURA 2.3 No primeiro plano, amostrador idealizado por Osborne para

amostragem de fluxos contnuos de polpa e, no segundo plano, amostragem

de polpa com fluxo contnuo............................................................................... 14

FIGURA 2.4 Quarteador de polpa utilizado para quarteamento de amostras

obtidas em operaes piloto e/ou industrial....................................................... 15

FIGURA 2.5 Partes de um quarteador de polpa.............................................. 16

FIGURA 3.1 Foto do Quarteador de Polpa do Laboratrio de Processo........ 17

FIGURA 3.2 Fluxograma de britagem............................................................. 19

FIGURA 4.1 - Distribuio de tamanho Amostra

FIGURA 4.9 - Anlise qumica Elementos menores Amostra

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 - Dados das amostras iniciais........................................................ 20

TABELA 3.2 - Dados do tanque de alimentao................................................ 20

TABELA 4.1 - Dados iniciais............................................................................... 22

TABELA 4.2 - Concentrao de slidos no tanque de alimentao Amostra

TABELA 4.13 - Concentrao de slidos Amostra P80

SUMRIO

1. INTRODUO.............................................................................................. 1

2. REVISO BIBLIOGRFICA.......................................................................... 2

2.1. Conceitos de Estatstica. 2

2.2. Amostragem. 6

2.2.1. Conceitos...................................................................................... 9

2.2.2. Modelos de amostragem............................................................... 11

2.2.2.1. Processo de Amostragem por Incremento............................ 11

2.2.2.2. Processo de Quarteamento................................................... 12

2.2.3. Amostragens em lotes manuseveis............................................ 12

2.2.4. Amostragem de Polpas................................................................. 13

2.2.4.1. Quarteamento em polpa........................................................ 14

3. METODOLOGIA............................................................................................ 17

4. RESULTADOS E DISCUSSO..................................................................... 22

4.1. Concentrao de slidos........................................................................ 22

4.2. Anlise granulomtrica........................................................................... 32

4.3. Anlise Qumica..................................................................................... 45

5. CONCLUSO................................................................................................ 59

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.............................................................. 60

Anexo 1 Resultados de anlise granulomtrica.............................................. 61

1

1. INTRODUO

O controle de qualidade, exigncia sempre maior em todos os setores, leva a

mudana de procedimentos e compra de equipamentos eficientes e precisos na

busca contnua de resultados mais confiveis. Empresas mineradoras,

metalrgicas e outras, que dependem das anlises de amostragem, precisam

receber resultados precisos e com acuracidade suficiente para garantir a

continuidade de seus trabalhos, a segurana de seus investimentos e, obviamente,

uma presena competitiva no mercado global

A amostragem alicera a avaliao de depsitos minerais (mina e jazidas), o

controle de processo em laboratrios, as instalaes de plantas e a

comercializao de produtos. Uma amostragem mal conduzida pode resultar em

grandes prejuzos ou em dados distorcidos, com consequncias tcnicas

imprevisveis. Isto sem falar nos graves prejuzos econmicos e descrdito no

mercado.

Apesar da grande importncia, a amostragem muitas vezes negligenciada e

realizada de maneira incorreta e, procedimento grave, os erros embutidos no so

levados ao conhecimento das partes interessadas.

O quarteamento manual, ainda muito utilizado no Brasil, no garante a

reprodutibilidade e acurcia do ensaio, e uma srie de erros sistemticos

(tendenciosos) pode acontecer durante os ensaios. (GRIGORIEFF, et al, 2002)

A amostragem manual de polpa ainda empregada no Laboratrio de Processo do

Centro de Desenvolvimento Mineral da Vale, apesar de a empresa ter disponvel

um quarteador automtico de polpa. Isto motivou a realizao desse trabalho, que

busca otimizar e validar os procedimentos de utilizao do quarteador de polpa em

substituio ao quarteamento manual .

2

2. REVISO BIBLIOGRFICA

Este captulo uma reviso bibliogrfica sobre conceitos de estatstica bsica,

amostragem e especificamente de amostragem em polpa.

2.1. Conceitos de Estatstica

Em uma medio experimental repetida um certo nmero de vezes, os valores

registrados das quantidades medidas diferem, quase sempre, uns dos outros. A

disperso de medies sucessivas de uma quantidade x comumente expressa em termos da varincia ou do desvio padro do conjunto de medidas. Essas

quantidades so definidas, e teis na estimativa da probabilidade de ocorrncia de

erros aleatrios de intensidade definida nas medidas. (WHATELEY, et al, 2006)

A varincia da amostra o desvio ao quadrado mdio de n valores medidos de x, em relao mdia da amostra x:

(2.1)

( )1

2

12

==

n

xxS

n

ii

n

Onde a mdia ( x ) obtida por

n

xx

n

i== 1 (2.2)

O desvio padro obtido atravs da varincia:

2nn SS = (2.3)

Quanto maior o nmero de medies, mais confivel fica o valor da varivel. A

exatido real do procedimento de medio indicada pelo valor da varincia,

calculada a partir de uma quantidade muito grande de dados. Quando o nmero de

pontos experimentais obtidos se tornar infinito, o conjunto infinito chamado uma

3

populao de valores. Para tal populao, a mdia da populao () definida como (WHATELEY, et al, 2006):

n

xn

i

n

=

= 1lim (2.4)

e a varincia da populao 2 definida como:

( )n

xn

ii

nn

2

12 lim=

=

(2.5)

O desvio padro da populao a raiz quadrada da varincia da populao.

A mdia da populao o melhor, ou o mais provvel, valor de x, desde que as variaes de x resultem de efeitos pequenos, aleatrios, independentes e aditivos. Se, entretanto, erros de mtodo e/ou erros no aleatrios forem inerentes s

medidas, ento a mdia pode diferir substancialmente do valor verdadeiro de x. (BOTTER, et al, 1996)

Se em um conjunto infinito de dados, as variaes de x forem aleatrias, diz-se que a distribuio de valores de x em torno da mdia uma distribuio normal ou Gaussiana, conforme figura 2.1. (BOTTER, et al, 1996)

FIGURA 2.1. Distribuio Normal Padro

Fonte: BOTTER; PAULA; LEITE; CORDANI, 1996

4

As distribuies de fenmenos observados assumem frequentemente, uma forma

simtrica em torno da mdia. Uma funo desse tipo, Distribuio Normal ou

Distribuio de Gauss, aparece descrita pela funo (BOTTER, et al, 1996):

( )2

2

2

21)( x

Xx

exf

= (2.6)

De forma abreviada, se a varivel aleatria x apresenta distribuio normal, com

mdia e varincia S2, diz-se, simplesmente (BOTTER, et al, 1996):

),(),( 22 NSNx == (2.7)

Quando a varivel aleatria x padronizada, ela passa a ter uma distribuio normal padronizada, que tem mdia zero e desvio padro unitrio, ou

equivalentemente, uma distribuio N(0,1). (BOTTER, et al, 1996)

Os valores desta funo distribuio so tabelados, e com eles se tem um meio de

obter as probabilidades associadas a qualquer varivel normal, conhecidos a

mdia e o desvio padro e a definio de varivel aleatria padronizada (z) (BOTTER, et al, 1996):

= xz (2.8)

Erro absoluto (EA) a diferena entre o valor exato de um nmero x e o seu valor verdadeiro (normalmente utiliza-se a mdia como valor verdadeiro).

= xEA (2.9)

Conforme as grandezas envolvidas, o erro absoluto (EA) pode no ser muito

significativo. Nestes casos, emprega-se o erro relativo (ER) que o erro absoluto

dividido pelo valor aproximado:

EAER = (2.10)

5

variao ou disperso real, determinada a partir do desvio padro, ou qualquer

outra medida de disperso, denomina-se disperso absoluta. A medida desse

efeito proporcionada pela disperso relativa, definida por:

mdiaabsolutaDispersorelativaDisperso .. = (2.11)

Se a disperso absoluta o desvio padro S e a mdia a aritmtica, a disperso relativa denominada Coeficiente de Variao ou de Disperso. (BOTTER, et al,

1996)

100= xSCV (2.12)

O coeficiente de variao geralmente expresso em percentagem. O CV independente das unidades adotadas e vantajoso para a comparao de

distribuies cujas unidades podem ser diferentes. Uma desvantagem do CV que ele deixa de ser til quando a mdia ficar prxima de zero. (BOTTER, et al, 1996)

Baixa disperso: CV 15% Mdia disperso: CV 15-30% Alta disperso: CV 30%

Quando se obtm uma amostra aleatria de tamanho n, estima-se a mdia populacional. Pode-se, ento, inferir que se uma nova amostra aleatria for

realizada, a estimativa obtida ser diferente daquela primeira. Da a concluso que

as mdias amostrais esto sujeitas variao e formam populaes de mdias

amostrais, quando todas as possveis amostras so retiradas de uma populao.

(BOTTER, et al, 1996)

O erro padro da mdia define a possvel distribuio dos valores mdios em torno do estimado; expressa a preciso da mdia amostral na forma linear e na

mesma unidade de medida. (BOTTER, et al, 1996)

nSSx = (2.13)

6

2.2. Amostragem

A importncia da amostragem aparece mais do que evidenciada na avaliao de

depsitos minerais, no controle de processos e na comercializao de produtos.

Por isso, uma amostragem mal conduzida pode levar a prejuzos vultosos ou a

distores de resultados com conseqncias tcnicas e econmicas imprevisveis.

Nas indstrias de minerao e metalurgia a amostragem uma das operaes

mais complexas e passveis de produzir erros. (GES, et al, 2004)

A determinao de uma dada propriedade ou caracterstica de um fluxo s pode

ser realizada em uma pequena frao do mesmo, denominada amostra, que

represente da melhor forma possvel, o fluxo amostrado. Os sistemas particulados

so usualmente misturas de partculas de tamanho, forma e composio variados.

A obteno de amostras representativas s possvel com base em critrios

estabelecidos. Quando os procedimentos de seleo e coleta das amostras no

so bem conduzidos, os resultados de anlises, mesmo que realizadas com

preciso, no correspondem s caractersticas do universo amostrado, e levam a

concluses incorretas ou imprecisas. (OLIVEIRA, et al, 2007)

As caractersticas especficas de toneladas de um dado material so estimadas a

partir de anlises realizadas em amostras pequenas, massas da ordem de gramas.

A obteno das amostras fundamental para minimizar os erros associados s

anlises, e levar mais preciso aos trabalhos de avaliao de depsitos minerais e

controle de processos em laboratrios, unidades piloto, indstrias e

comercializao de produtos. (OLIVEIRA, et al, 2007)

Nos ltimos anos, as tcnicas de amostragem na indstria mineral melhoraram

muito, porm ainda no receberam a devida valorizao; e seguem como uma rea

muitas vezes negligenciada, o que, quase sempre, conduz a uma coleta de

amostras com srios erros sistemticos. (OLIVEIRA, et al, 2007)

A representatividade de uma amostra pode ser medida atravs da acuracidade e

da reprodutibilidade. A acuracidade a minimizao do erro sistemtico da amostragem. A reprodutibilidade ou preciso a medida de disperso dos resultados de qualidade obtidos para um mesmo lote. (GRIGORIEFF, et al, 2002)

7

De acordo com Gy (1998), a mdia e a varincia do erro nunca so estruturalmente

nulas. A representatividade de uma amostra ocorre quando a combinao desses

dois fatores possui valores menores que o mximo estabelecido entre as partes

interessadas, usualmente, o produtor e o consumidor. Segundo esta teoria, ainda

h alguns erros de amostragem que no podem ser eliminados: erro fundamental,

erro de segregao e grupamento e erro de integrao. Como consequncia,

sempre existir um erro associado ao resultado de qualidade de um lote.

So muitos os erros de amostragem relacionados por Ges (2004):

Erro total de amostragem (Ea) que o somatrio do erro da amostragem propriamente dita (Eap) e do erro de preparao da amostra primria (Ep), para

obteno da amostra final.

papa EEE += (2.14)

O erro de amostragem propriamente dita o somatrio de sete erros independentes, resultantes do processo de seleo da amostra primria, e

proveniente, principalmente, da variabilidade do material que est sendo

amostrado.

7654321 aaaaaaapa EEEEEEEE ++++++= (2.15)

Onde:

Ea1 = erro de ponderao, resultante da no uniformidade da densidade ou da

Ea2 = erro de integrao - resultante da heterogeneidade de distribuio das

Ea3 = erro de periodicidade, resultante de eventuais variaes peridicas da

Ea4 = erro fundamental, resultante da heterogeneidade de constituio do

material. Depende fundamentalmente da massa da amostra e, em menor

vazo do material;

partculas, a longo prazo, no material;

caracterstica de interesse no material;

8

instncia, do material amostrado. o erro que se comete quando a

amostragem realizada em condies ideais;

Ea5 = erro de segregao, resultante da heterogeneidade de distribuio

localizada do material;

o, resultante da eventual configurao incorreta da

delimitao da dimenso dos incrementos;

o de tomada dos incrementos.

s, provenientes das operaes de reduo de granulometria, homogeneizao e

Ea6 = erro de delimita

Ea7 = erro de extrao, resultante da opera

O erro de preparao o somatrio de cinco erros independente

quarteamento a que a amostra primria submetida.

54321 pppppp EEEEEE ++++= (2.16)

Onde:

rda de partculas pertencentes amostra;

o;

resse a ser medida na

amostra final;

o intencionais do operador (como a mistura de subamostras

provenientes de diferentes amostras);

rstica de interesse a ser medida na

amostra final.

Uma sicas da teoria da amostragem no considerada por muitas

Normas Tcnicas. Segundo essa regra, qualquer partcula componente do lote

Ep1 = pe

Ep2 = contaminao da amostra por material estranh

Ep3 = alterao no intencional da caracterstica de inte

Ep4 = erros n

Ep5 = alterao intencional da caracte

das regras b

deve possuir a mesma probabilidade de ser coletada e pertencer amostra que

servir para a realizao do controle de qualidade. A amostragem que segue esta

regra considerada estatisticamente correta. Assim possvel estimar, para

9

qualquer resultado de controle de qualidade, uma faixa de erro devida aos fatores

relacionados variabilidade do material particulado. Os tipos de amostragem

considerados estatisticamente corretos, desde que seguidos alguns cuidados de

dimensionamento e operao, so os executados por helicides e por

amostradores automticos instalados em transportadores de correia. Todos os

outros tipos de amostragem, inclusive a amostragem manual, so considerados

incorretos. (GES, et al, 2004)

Uma vez que os procedimentos de amostragem esto associados a uma srie de

erros inerentes s caractersticas peculiares de cada material e ao processo de

2.2.1. Conceitos

Amostra uma quantidade representativa do todo que se deseja amostrar. O da amostra deve garantir que ela seja representativa deste

ja

amostrar, para composio de uma amostra. (GES, et al, 2004)

zao especfica.

(GES, et al, 2004)

ou global a quantidade de material resultante da etapa de amostragem propriamente dita. (GES, et al, 2004)

l, resultante das etapas de

preparao da amostra primria, que possui massa e granulometria adequadas

obteno da amostra, a probabilidade de essa amostra representar perfeitamente o

universo do qual foi retirada remota. Assim, as caractersticas analisadas em

diferentes amostras de um mesmo universo apresentaro uma dada variabilidade

que deve ser minimizada, segundo tcnicas estatsticas. (OLIVEIRA, et al, 2007)

mtodo de retirada

todo, no que diz respeito (s) caracterstica(s) de interesse. (GES, et al, 2004)

Incremento uma quantidade modular de material retirado do todo que se dese

Lote uma quantidade finita de material separada para uma utili

A amostra primria

A amostra final uma quantidade de materia

para a realizao de ensaios (qumicos, fsicos, mineralgicos etc.). (GES, et al,

2004)

10

Amostragem, ento, o conjunto de operaes destinado obteno de uma amostra representativa de uma dada populao ou universo. Uma amostra

representativa quando as propriedades do universo (teor dos diversos elementos,

1. Elaborao do plano de amostragem

constituintes mineralgicos, massa especfica, distribuio granulomtrica etc)

estimadas com base nessa amostra, inserem uma variabilidade estatisticamente

aceitvel. (OLIVEIRA, et al, 2007)

A amostragem usualmente realizada em quatro etapas (OLIVEIRA, et al, 2007):

determina a qualidade necessria para a

utilizadas. A escolha do sistema de amostragem depende de diversos fatores,

amostragem, definindo o universo, o objetivo e a sequncia de operaes

como, por exemplo, o tamanho das partculas, a massa especfica, a umidade,

entre outros.

2. Obteno da amostra consiste na determinao da sequncia e do nmero de

coletas das amostras; depende do tipo e da preciso requeridos para a

amostragem, das caractersticas dos fluxos etc.

3. Preparao da amostra o conjunto de operaes necessrias adequao da

amostra ao mtodo de determinao do parmetro de qualidade. Dentre essas

atividades, podem ser ressaltadas a secagem, a reduo de tamanho, a

homogeneizao, o quarteamento etc.

4. Determinao de um parmetro de qualidade inserem-se anlises dos

parmetros que iro determinar a qualidade do universo. Dentre eles podem ser

citados os teores de diversos elementos, a umidade, a distribuio

ealizada com esse objetivo denominada

quarteamento. Essa operao pode ser feita manualmente ou com auxlio de

granulomtrica etc.

Para obteno da amostra final, necessrio dividir a amostra primria em

alquotas de menor massa. A operao r

quarteadores mecnicos.

Na figura 2.2, est ilustrado, no diagrama de blocos, um exemplo genrico do

processo de amostragem.

11

FIGURA 2.2 Diagrama de blocos genrico de um processo de amostragem em tratamento de minrios.

Fonte: OLIVEIRA; AQUINO, 2007, p.9

2.2.2. Modelos de amo

a maior parte das operaes de processamento mineral utiliza-se um processo de

probabilstico

stragem

N

seleo pontual - o modelo . A amostragem probabilstica

compreende dois processos: processo de amostragem por incremento e processo

Amostragem por incremento consiste na coleta de um nmero tal de incrementos

sio no corpo original, e

depende dos valores de segregao e da taxa de mudana desses valores com a

de quarteamento. (OLIVEIRA, et al, 2007)

2.2.2.1. Processo de Amostragem por Incremento

tomados em funo de seus tamanhos, formas e dispo

posio. A amostragem correta por incrementos deve produzir uma curva normal

de distribuio. aplicvel a lotes no manuseveis e a certos lotes manuseveis.

12

Etapas necessrias amostragem: (OLIVEIRA, et al, 2007):

Integrao consiste na seleo dos incrementos pontuais, garantia de que tais incrementos representaro o universo dentro do erro estatstico definido.

ada incremento a ser

extrado.

l,

O processo de quarteamento se aplica exclusivamente a lotes manuseveis, e se

petir at se obter o peso requerido da amostra. Realiza-se em quatro etapas

iras diferentes:

o lote estacionrio com instrumento em movimento (cone quarteamento,

da partilha geomtrica; gera as fraes reais.

no da amostra real a partir da reunio das subamostras.

A segregao um dos principais problemas na obteno de amostras de material

articulado proveniente de fluxos, pilhas, caminhes. Essa segregao ocorre em

Delimitao de incrementos - definio do tamanho de c

Extrao dos incrementos - obteno dos incrementos. Reunio - mistura dos incrementos extrados que compem a amostra rea

representativa do universo com a preciso definida no plano de amostragem.

2.2.2.2. Processo de Quarteamento

re

(OLIVEIRA, et al, 2007):

Delimitao das fraes - diviso geomtrica, gerao de fraes modelo. Esta diviso feita por aparelhos ou instrumentos de partilha, pode ser

realizada de trs mane

pazada alternada etc.);

o lote em movimento com aparelho estacionrio (divisor riffles, divisor setorial rotativo);

o lote e aparelho em movimento (divisor setorial). Separao - materializao Seleo - escolha das fraes reais que sero guardadas como subamostras e, Reunio - obte

2.2.3. Amostragens em lotes manuseveis

p

duas situaes (OLIVEIRA, et al, 2007):

13

tendncia do material fino a se concentrar no centro, quando o mesmo depositado em pilha;

tendncia do material grosso a se concentrar na superfcie, mesmo que tenha maior densidade, quando submetido vibrao.

mente seco ou ento sob a forma de polpa para uma boa

, et al, 2007)

tratamento de

minrios. (OLIVEIRA, et al, 2007)

das a uma srie de pequenos erros, tais como

(OLIVEIRA, et al, 2007):

urante a coleta dos incrementos;

contaminao por material diferente e heterogeneidade do material;

ticos, a amostragem

vem ser

de amostras com erros estatisticamente

aceitveis. (OLIVEIRA, et al, 2007)

A maioria das usinas de concentrao mineral e de hidrometalurgia processa os

inrios a mido, portanto a amostragem de fluxos de polpa a mais utilizada

O minrio deve estar total

amostragem, visto que a umidade favorece a formao de agregados de partculas

finas; induz a erros devido segregao. (OLIVEIRA

A amostragem pode ser manual ou automtica. Os resultados obtidos com

amostragem automtica so mais confiveis que aqueles oriundos da amostragem

manual, embora esta, por inmeras razes, seja mais utilizada em

As tcnicas de amostragem manual podem ser realizadas com materiais em

movimento ou estticos. As amostragens manuais so tcnicas pouco

recomendadas, pois esto associa

variao no intervalo de tempo de coleta das amostras ou incrementos; variao na velocidade de coleta dos incrementos; perda de partculas d

segregao localizada do material.

Em funo dos elevados custos dos amostradores autom

manual amplamente utilizada e, assim, os critrios de sua execuo de

rgidos de modo a permitir a obteno

2.2.4. Amostragem de Polpas

m

14

para acompanhamento da qualidade dos fluxos intermedirios e finais nos circuitos

nado intervalo de tempo (Figuras 2.3).

piloto e industrial. (OLIVEIRA, et al, 2007)

A amostragem de polpas, em usinas, pode ser realizada por meio de diversos tipos

de amostradores automticos. Estes amostradores possuem como caracterstica

comum o corte de todo o fluxo num determi

FIGURA 2.3 No primeiro plano, amostrador idealizado por Osborne para amostragem de fluxos contnuos de polpa e, no segundo plano, amostragem de polpa com fluxo contnuo.

Fonte: OLIVEIRA; AQUINO, 2007 p.19

2.2.4.1. Quarteamento em polpa

Enquanto a coleta de amostras uma operao de campo, realizada nos lugares

onde se encontram as instalaes, a operao que se segue coleta realizada

nte laboratrios. Aps a coleta das amostras,

ainda na

em lugares apropriados, normalme

segue-se a preparao, e as principais tcnicas utilizadas so: secagem,

fragmentao, homogeneizao e quarteamento. (OLIVEIRA, et al, 2007)

So necessrias, normalmente, massas de minrios superiores massa mnima

necessria para garantir a representatividade de um dado universo. Assim, a

primeira etapa de amostragem consiste no quarteamento da amostra,

forma de polpa. Utilizam-se equipamentos de concepo simples (Figura 2.4) que

reduzem, significativamente, o manuseio da amostra. (OLIVEIRA, et al, 2007)

15

O quarteador de polpa (Figuras 2.4 e 2.5) constitudo por duas partes principais:

um alimentador e um disco giratrio com um nmero par de recipientes. O

alimentador possui um agitador, que mantm o material em movimentao e

homogneo, e uma vlvula de descarga para manter a vazo de polpa constante

nos recipientes contidos no disco giratrio. Cada recipiente constitui uma frao do

quarteamento. Caso se deseje maior massa, juntam-se as amostras dos

recipientes diametralmente opostos. (GES, et al, 2004)

FIGURA 2.4 Quarteador de polpa utilizado para quarteamento de amostras obtidas em

operaes piloto e/ou industrial.

Fonte: OLIVEIRA; AQUINO, 2007 p.19

16

FIGURA 2.5 Partes de um quarteador de polpa

Fonte: GES; LUZ; POSSA, 2004 p.40

Os divisores rotativos devem ser evitados na amostragem de lotes de pequena

massa, de produtos midos ou de alta viscosidade, de minrios grossos ou de

polpas instveis, sem agitao prvia.

17

3. METODOLOGIA O quarteador do Laboratrio de Processo do Centro de Desenvolvimento Mineral

da Vale composto, por um alimentador e por um disco giratrio com doze

recipientes ( Figura 3.1). O alimentador possui um agitador que mantm o material

em movimento e homogneo, e uma vlvula de descarga para manter a vazo de

polpa constante nos recipientes contidos no disco giratrio.

Alimentador

Vlvula de descarga

Disco giratrio com 12 recipientes

FIGURA 3.1 Foto do Quarteador de Polpa do Laboratrio de Processo

Para a otimizao e a validao do procedimento de utilizao do quarteador de

polpa foi escolhida uma amostra de minrio de ferro, que por possuir alta

18

densidade, tem tendncia a sedimentar rapidamente e, consequentemente, no

manter a polpa em agitao homognea. Desta forma, se o resultado obtido nesse

ensaio for positivo, pode-se assumir que o quarteador eficiente para todos os

outros tipos de minrio.

De modo a determinar a granulometria e a concentrao de slidos de trabalho

ideal do quarteador, adotou-se o teste em trs top size (< 1mm; < 0,5 mm e P80<

0,075mm) e em duas concentraes de slidos (20 e 60%) distintas. Para se obter

os trs top size, a amostra foi preparada conforme fluxograma da Figura 3.2.

Inicialmente 150 kg da amostra foram peneirados em peneira com malha de 1mm e

o retido foi britado em britador cnico com abertura de 4 mm; tal procedimento foi

repetido trs vezes. O retido no peneiramento da terceira britagem foi britado em

britador de rolo com abertura de 0,6 mm.

Uma alquota de 100 kg foi retirada, sendo peneirada em peneira com malha de 0,5

mm e o retido foi britado em britador de rolo com abertura de 0,6 mm, at se obter

todo o produto menor que 0,5 mm. Por fim, uma alquota de 50 kg foi peneirada em

peneira de malha de 0,075mm e moda no setamil at obter um P80< 0,075mm. Ao

final, trs produtos selecionados: uma alquota de 50 kg menor que 1mm, uma

alquota de 50 kg menor que 0,5 mm e uma alquota de 50 kg com P80

19

1 mm

4 mm

1 mm

4 mm

1 mm

4 mm

1 mm

0,6 mm

0,5 mm

0,6 mm Produto final < 1 mm

0,075 mm Produto final < 0,5 mm 0,075 mm

0,075 mm

0,075 mm

Produto final P80 < 0,075

FIGURA 3.2 Fluxograma de britagem

Para o preparo das polpas com concentrao de slido de 20 e 60% foram

quarteados aproximadamente 6 e 28 kg respectivamente de cada top size. Essa

massa foi calculada com o objetivo de se obter um enchimento de

aproximadamente 70% do tanque de alimentao do quarteador de polpa, ou seja,

um volume de 27 litros. As quantidades de massa de slido e massa de gua para

se obter a polpa com concentrao de slidos de 20 e 60% esto descritas na

tabela 3.1.

20

A tabela 3.2 mostra as caractersticas do tanque de alimentao.

TABELA 3.1 Dados das amostras iniciais

Top Size

Concentrao de slidos

Massa de minrio

Massa de gua

Mm % kg kg 20 6 24,00 1 60 28 18,67 20 7,17 28,68 0,5 60 27,06 18,04 20 7,18 28,72 0,075 60 27 18,00

TABELA 3.2

Dados do tanque de alimentao Tanque de homogenizao

Dimetro 31,4 cm Altura de polpa 35,54 cm Espao vazio altura 14,00 cm Volume Total 27,52 L Enchimento 71,7 %

A polpa foi ento preparada e o quarteador de polpa foi alimentado e ligado.

Depois de alguns minutos da polpa em agitao, trs alquotas foram retiradas com

auxlio de uma bomba peristltica no topo, no meio e no fundo do tanque de

alimentao, para verificao da homogeneidade da polpa atravs da

concentrao de slidos medidos nos trs pontos. Aps a verificao da

homogeneidade da polpa, o disco giratrio com os dozes recipientes foi ligado e a

vlvula de descarga foi aberta de modo a distribuir a polpa nos recipientes at

esgotamento total da polpa. Esse procedimento foi repetido para os trs top size e

para as duas concentraes de slidos.

Aps a pesagem dos doze recipientes de cada polpa preparada e amostrada, em

cada recipiente foram realizados ensaios de anlises granulomtricas em peneiras

nas seguintes malhas: 1; 0,850; 0,600; 0,425; 0,300; 0,212; 0,150; 0,106; 0,075;

0,053 e 0,038mm, seguindo o mesmo padro estabelecido para as amostras de

alimentao. Aps secagem, as amostras foram compostas e a sua concentrao

de slidos foi calculada.

21

As amostras compostas foram pulverizadas e encaminhadas para anlise qumica

dos seguintes componentes: Fe, SiO2, P, Al2O3, Mn, TiO2, CaO e MgO

A comparao dos dados (concentrao de slidos, anlise granulomtrica e

anlise qumica) foi tratada estatisticamente e est apresentada no item

Resultados e Discusso.

22

4. RESULTADOS E DISCUSSO

Os dados iniciais das amostras e do preparo da polpa nas duas concentraes de

slidos distintas so apresentados na tabela 4.1.

TABELA 4.1 Dados iniciais

Massa

especfica Massa

de slidoVolume

de PolpaVolume

de slidoVolume de gua

Massa de polpa

Concentrao de slidos Teste

g/cm3 kg L L L kg %

23

TABELA 4.2 Concentrao de slidos no tanque de alimentao Amostra

24

TABELA 4.4 Concentrao de slidos no tanque de alimentao Amostra

25

TABELA 4.6 Concentrao de slidos no tanque de alimentao Amostra P80

26

ensaios de anlises granulomtricas, de anlises qumicas e de determinao da

concentrao de slidos.

Os dados de concentrao de slidos nos dozes recipientes esto apresentados

nas tabelas 4.8 a 4.13.

TABELA 4.8 Concentrao de slidos Amostra

27

TABELA 4.9

Concentrao de slidos Amostra

28


29


30

TABELA 4.12 Concentrao de slidos Amostra P80

31

TABELA 4.13 Concentrao de slidos Amostra P80

32

4.2. Anlise granulomtrica

Os resultados da anlise granulomtrica em peneiras dos dozes recipientes (Ri ,

com i= 1,2, ...12) e da alimentao esto apresentados nas tabelas 4.14 a 4.19 e

nas figuras 4.1 a 4.6.

33

TABELA 4.14 Distribuio de tamanho Amostra

34

Distribuio de tamanho

1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e

R1 R2 R3 R4 R5R6 R7 R8 R9 R10R11 R12 Alimentao


35


36


1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e



37


38


1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e



39


40


1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000

mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e



41

TABELA 4.18 Distribuio de tamanho Amostra P80

42


1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e


FIGURA 4.5 - Distribuio de tamanho Amostra P80

43

TABELA 4.19 Distribuio de tamanho Amostra P80

44


1,00

10,00

100,00

0,0100,1001,000

mm

%

p

a

s

s

a

n

t

e


FIGURA 4.6 - Distribuio de tamanho Amostra P80

45

Os resultados de anlise granulomtrica demonstraram preciso e acuracia em

todas as amostras. Para estes resultados, estabeleceu-se como critrio de

verificao da qualidade o valor de 1,5 como valor limite do desvio padro. Para as

amostras:

46

TABELA 4.20 Anlise qumica Amostra

47

Teor dos elementos menores

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

Alime

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)

Al2O3 CaO MgO Mn

Teor dos elementos maiores

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Alime

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)


48


49


0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

imen

tao R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R1

0R1

1R1

2

Teor

(%)

Al

Al2O3 CaO MgO Mn

Teor dos elementos maiores

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Alime

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)


50


51


0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

ao R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R1

0R1

1R1

2

Teor

(%)

Alime

nt

Al2O3 CaO MgO Mn


52


53


0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)

Alime

Al2O3 CaO MgO Mn


54

TABELA 4.24 Anlise qumica Amostra P80

55


0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)

Alime

Al2O3 CaO MgO Mn

FIGURA 4.15 - Anlise qumica Elementos menores Amostra P80

56

TABELA 4.25 Anlise qumica Amostra P80

57


0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

Alime

nta

o R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

R11

R12

Teor

(%)

Al2O3 CaO MgO Mn

FIGURA 4.17 - Anlise qumica Elementos menores Amostra P80

58

Observam-se nas figuras 4.7 a 4.18 que os teores dos elementos analisados

no tiveram variao significativa entre os recipientes do quarteador de polpa.

Os resultados de anlise qumica, assim como na anlise granulomtrica,

mostraram grande preciso e acuracia em todas as amostras.

Os dados de anlise qumica foram tratados e avaliados em dois grupos: teor

dos elementos menores (10%). Para os

elementos menores estabeleceu-se o valor de 0,02 como valor limite do desvio

padro e para os elementos maiores o limite estabelecido foi de 0,5. Em todas

as amostras o desvio padro, tanto para o teor dos elementos menores quanto

para o teor dos elementos maiores, foi menor do que o limite estabelecido.

Mesmo com todos os resultados abaixo dos limites estabelecidos houve

algumas variaes: os elementos menores do recipiente 6 da amostra

P80

59

5. CONCLUSO

A preciso da amostragem varivel, dependente da variabilidade existente nas

amostras. De acordo com as teorias de amostragem, cada partcula da amostra

deve ter a mesma probabilidade de pertencer ao lote amostrado, fato que no

ocorre, na maioria das vezes, na amostragem manual.

A amostragem em polpa com uso de um quarteador de polpa automtico foi o alvo

de estudo deste trabalho. O quarteador de polpa foi avaliado em termos de

granulometria, concentrao de slidos e anlise qumica. A partir da anlise

desses resultados conclui-se que o quarteador de polpa apresenta a preciso e a

acuracia necessrias para atender ao controle de qualidade estabelecido no

Laboratrio de Processo.

Para a realizao deste trabalho, as amostragens em polpa do laboratrio no

foram manuais, mas efetivadas pelo quarteador de polpa. Esta substituio trouxe

minimizao de erros e, consequentemente, maior confiabilidade dos dados

gerados durante os ensaios, que dependiam do quarteamento da amostra na forma

de polpa.

A mudana de tcnica operacional gerou mudanas no Laboratrio de Processo, e

levou ao uso sistemtico de outros quarteadores automticos, tanto a seco quanto

a mido, para substituio, sempre que possvel, dos quarteamentos manuais

ainda utilizados no laboratrio.

60

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 14724: informao e documentao - trabalhos acadmicos - apresentao. Rio de Janeiro, 2002.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6023: informao e documentao - referncias - elaborao. Rio de Janeiro, 2002.

BOTTER, D.A., PAULA, G.A., LEITE, J.G. e CORDANI, L.K. Noes de estatstica. So Paulo: IME/USP, 1996.

GRIFORIEFF, Alexandre et al. O problema da amostragem na indstria mineral. REM: Ver. Esc. Minas, Ouro Preto, v.55, n. 3, pp. 229-233, set. 2002

GES, Maria Alice C.de et al. Amostragem. In: LUZ, Ado Benvindo da et al (ed.).

Tratamento de minrio. 4 edio. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2004, 858p.

GY, P.M. Sampling of particule materials, theory and pratice. Second Revised Edition. Amsterdam: Elsevier, 1982. 431p.

GY, P. M.. Sampling for analytical purposes. Chichester: England, John Wiley & Sons Ltd, 1998. 153 p.

OLIVEIRA, Maria Lcia M. de & AQUINO, Jos Aury de. Amostragem. In:

SAMPAIO, Joo Alves et al (ed.). Tratamento de minrio: Prticas laboratoriais. Rio de Janeiro, CETEM/MCT, 2007, 557p.

61

ANEXO 1 RESULTADOS DAS ANLISES GRANULOMTRICAS

Documents

Amostragem Em Polpa Validacao Do Quarteador de Polpa