Concentração SENAI

Centro de Formao Profissional Afonso Greco

CONCENTRAO

Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade Gestor do SENAI Petrnio Machado Zica Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Alexandre Magno Leo dos Santos Gerente de Educao e Tecnologia Edmar Fernando de Alcntara

Elaborao Jaime Geraldo Silva Unidade Operacional Centro de Formao Profissional Afonso Greco

SumrioAPRESENTAO............................................................................................................................ 4 1. MTODOS FSICOS DE CONCENTRAO DE MINRIO......................................................... 5 2. MTODOS SECUNDRIOS......................................................................................................... 6 3. MTODOS DENSITRIOS........................................................................................................... 7 3.1. MTODO DE CONCENTRAO EM MEIO DENSO...................................................................................... 7 3.2. MEIOS DENSOS............................................................................................................................ 7 3.3. PRINCPIOS DA SEPARAO EM MEIO DENSO...................................................................................... 10 ALIMENTAO ................................................................................................................................. 10 3.4. EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS DE SEPARAO ESTTICA......................................................................... 11 3.5. EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS DE SEPARAO DINMICA......................................................................... 14 4. SEPARAO EM CORRENTES................................................................................................ 18 4.1. CALHA SIMPLES......................................................................................................................... 18 4.2. CALHA ESTRANGULADA................................................................................................................ 18 4.3. MESA PLANA............................................................................................................................. 19 4.4. JIGUE ..................................................................................................................................... 22 4.5. ESPIRAL.................................................................................................................................. 26 4.6. HIDROCICLONE.......................................................................................................................... 27 4.7. CONCENTRADOR CENTRFUGO........................................................................................................ 28 5. MTODOS MAGNTICOS E ELETROSTTICOS.................................................................... 29 5.1. CONCENTRAO MAGNTICA......................................................................................................... 29 5.2. DESCRIO DOS EQUIPAMENTOS.................................................................................................... 31 5.3. APLICAES INDUSTRIAIS............................................................................................................. 34 5.4. SEPARAO ELETROSTTICA......................................................................................................... 35 5.5. TIPOS DE SEPARADORES.............................................................................................................. 36 6. FLOTAO ................................................................................................................................ 38 6.1. COMPONENTES DOS SISTEMAS DE FLOTAO..................................................................................... 39 6.2. REAGENTES.............................................................................................................................. 40 6.3. VARIVEIS DA OPERAO DE FLOTAO.......................................................................................... 43 6.4. MECANISMOS ENVOLVIDOS NA OPERAO DE FLOTAO...................................................................... 44 6.5. CIRCUITOS DE FLOTAO. ........................................................................................................... 44 6.6. QUANTIFICAO DAS OPERAES................................................................................................... 45 ....................................................................................................................................................... 46 7. FLOTAO EM COLUNA.......................................................................................................... 48

7.1. PARMETROS DE OPERAO......................................................................................................... 51

Apresentao

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. Peter Drucker O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas, sabe disso, e, consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia: formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de educao continuada. Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento, na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios,instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada ! Gerncia de Educao e Tecnologia

Concentrao ____________________________________________________________

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1. Mtodos fsicos de concentrao de minrioA escolha de mtodo fsico adequado para a concentrao de um minrio depende, entre outros fatores, da granulometria de liberao e da propriedade fsica diferenciadora atravs da qual possvel a separao. As principais propriedades fsicas utilizadas, nos casos de beneficiamento so: cor, brilho, densidade, susceptibilidade magntica, propriedades eltricas, dureza, creptibilidade e outros. De acordo com a propriedade diferenciadora empregada, os mtodos de concentrao podem ser classificados como: I - Mtodos secundrios 2 - Mtodos densitrios ou gravticos 3 - Mtodos magnticos e eletrostticos

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2. Mtodos secundriosOs mtodos secundrios so baseados nas diferenas de propriedades como cor, brilho, creptibilidade, dureza, etc. So mtodos de aplicao restrita. Como exemplo de uma operao que envolve a propriedade cor e brilho temos o mtodo de catao manual. Apesar de ser um mtodo pouco eficiente, ainda usado hoje em dia. Recentemente foram desenvolvidos mtodos de seleo eletrnica, onde o reconhecimento das espcies atravs de clulas fotoeltricas. Embora seja um mtodo mais sofisticado que o de catao manual, um mtodo restrito e pouco usado. Os mtodos densitrios, magnticos e eltricos, sero estudados separadamente, onde sero descritos os mtodos, propriedades e equipamentos.


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3. Mtodos densitriosOs mtodos densitrios podem ser divididos em: a) Mtodos de concentrao em meio denso: quando a densidade do meio intermediria s densidades das espcies que se quer separar b) Mtodos de concentrao em correntes: quando a densidade do meio inferior s densidades das espcies que se quer separar. Normalmente o meio usado a gua. Nesta modalidade esto: calha simples, calha estrangulada, concentrador Reichert, mesa plana, mesa vibratria, jigue e espiral.

3.1. Mtodo de concentrao em meio densoConsiste em se separar slidos em funo de suas densidades, usando-se como meio um fludo de densidade intermediria, onde o slido de densidade mais baixa flutua e o de densidade mais alta afunda Os meios densos utilizados so lquidos orgnicos , solues de sais inorgnicos ou suspenso estvel de densidade pr-estabelecida. A separao em meio denso pode ser dividida em dois mtodos bsicos; o mtodo esttico e o dinmico. O esttico aquele onde a separao feita num meio relativamente tranqilo, sob influncia de simples foras gravitacionais. A separao dinmica caracterizada pelo uso de separadores que empregam foras centrfugas at 20 vezes maiores que a fora da gravidade, atuante na separao esttica. Teoricamente qualquer partcula pode ser separada por meio denso. Praticamente, na separao esttica trabalha-se numa faixa granulomtrica de 150mm (6) a 6 mm (1/4) podendo-se tratar tamanho de at 35,6 cm (14"). Na separao dinmica o tamanho mximo tratvel varia de 50 mm(2) a 15 mm(3/4) e o mnimo de 0,5 mm ( 28#) a 0,2 mm (65#).

3.2. Meios densosO meio denso ideal seria um lquido que tivesse as seguintes propriedades: barato, miscvel em gua, estvel fisicamente para no se degradar no processo, facilmente recupervel para ser reutilizado, no txico, no corrosivo, de baixa viscosidade e que tivesse sua densidade ajustada num grande intervalo. Como este lquido no existe, tm sido desenvolvidos e usados comercialmente trs tipos de meios densos:____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 7

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lquidos orgnicos, sais dissolvidos em gua suspenso de slidos de granulometria fina em gua

3.2.1. Lquidos orgnicos Os lquidos orgnicos usados tm baixa viscosidade, so estveis, virtualmente imiscvel em gua, conseqentemente sendo usados numa separao entre slidos tida como ideal. O fato desses lquidos se decomporem quimicamente, serem txicos, corrosivos e de alto custo, limita sua aplicabilidade industrial. Atualmente so utilizados apenas em laboratrio, na caracterizao tecnolgica de matrias primas minerais ou carbonosas. Os lquidos orgnicos mais usados com suas respectivas densidades em (g/cm3) so os seguintes: Lquido Tetrabromoetano Bromofrmio Iodeto de metileno Tricloro-Bromo-Metano Brometo de metileno Tricloro-Etano Frmula C2H2Br4 CHBr3 CH2I2 CCl3Br CH2Br2 C2H3Cl3 Densidade (g/cm3) a 20C 2,964 2,890 3,325 2,001 2,484 1,330

As densidades intermedirias s dos lquidos densos podero ser obtidas mediante a adio de diluentes tais como: lcool etlico (d = 0,89), tetracloreto de carbono (d=1,59) e xilol (d=0,85). O diluente escolhido dever ser miscvel e quimicamente compatvel com o composto a ser diludo. Ex. lcool para diluir bromofrmio, etc. 3.2.2. Solues de sais inorgnicos Solues de cloreto de clcio (CaCl2 ) e cloreto de zinco (ZnCl2), com densidade 1,4 a 1,6 g/cm3 foram as primeiras solues de sais inorgnicos a serem utilizadas industrialmente na separao do carves em granulometria grosseira. Sua utilizao limitada pelo alto custo dos sais orgnicos.

3.2.3. Suspenses de slidos Suspenses so definidas como qualquer sistema heterogneo, no qual os slidos insolveis so dispersos, mantendo as caractersticas de um lquido. O veculo utilizado universalmente na preparao das suspenses a gua. Os fatores principais para a escolha do slido para as suspenses so:a) dureza - deve ser alta para impedir a degradao das partculas gerando

lamas nas condies de trabalho e aumentando a viscosidade da polpa.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 8

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b) peso especfico - deve ser alto para permitir alcanar a densidade de

separao com razoveis condies de viscosidadec) estabilidade qumica - deve ser resistente corroso e no deve reagir com

os minerais que esto sendo tratados.d) Sedimentao lenta e viscosidade tolervel o material deve formar uma

polpa estvel, no devendo ser modo em demasia, o que provoca aumento de viscosidade. e) Recuperao - o material da suspenso deve ter propriedades que permitam facilmente sua recuperao para reutilizao. f) Distribuio granulomtrica - o material deve apresentar uma distribuio granulomtrica, de maneira a no elevar a viscosidade do meio a nveis insuportveis, do ponto de vista operacional. A utilizao de material (slido) muito fino contribui para aumentar a viscosidade, alm de dificultar a sua recuperao. g) Forma dos gros - aconselhvel a utilizao de materiais com gros arredondados, tendo em vista que os gros angulosos diminuem o meio e se degradam com mais facilidade. Faixas de densidades normalmente utilizadas nas suspenses de slidos so:a) densidades de 1,3 a 1,8 g/cm3, restritas praticamente ao beneficiamento de

carvo b) densidades de 2,7 a 2,9 g/cm3 comuns na pr-concentrao de minerais metlicos. c) densidades de 2,9 a 3,6 g/cm3, utilizadas para minrios especiais e mais particularmente na recuperao de diamantes; d) densidades acima de 3,6 g/cm3, raramente usadas 3.2.4. Densidade do meio A densidade da suspenso funo do peso especfico do slido usado e pode ser variada ajustando-se a proporo do mesmo no meio. Essa densidade pode ser calculada, segundo a frmula:Dp = 100 (100 C) + C Ds

Dp = densidade da suspenso C = concentrao de slidos nas suspenses (%) Ds = densidade do slido (g/cm3 )


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Pela frmula podemos ver que suspenses feitas com slidos de alto peso especfico tm densidades mais altas que as suspenses feitas com slidos de baixo peso especfico. Os valores limites de C no so definveis mas encontram -se entre 70 a 85% Os materiais normalmente usados para as suspenses so: argilas, barita, magnetita, galena, ferro-silcio modo ou atomizado e chumbo atomizado.

3.3. Princpios da separao em meio densoA separao em meio denso consiste em separar partculas em funo de suas densidades, usando como meio separador, um fluido de densidade intermediria. As partculas de densidade inferior densidade do fluido flutuam; as de densidades superior afundam; e as de densidade igual do fluido, permanecem em suspenso.

AlimentaoMinerais com densidade maior que a do meio denso (afundam) Minerais com densidade menor que a do meio denso (flutuam)

Separador de meio denso

A separao em meio denso dividida em dois mtodos bsicos de separao: esttico dinmico 3.3.1. Separao esttica A separao esttica feita em suspenses onde atuam somente foras gravitacionais, que no implica no uso de aparelhos concentradores necessariamente desprovidos de partes mveis, o suficiente para promover a estabilidade do meio. A separao dos minerais baseia-se na equao a seguir: Fg = Mp.g Mf.g = (Mp Mf).g Onde Fg = fora gravitacional Mp = massa da partcula Mf = massa de lquido deslocado g = acelerao da gravidade____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 10

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A fora gravitacional (Fg) poder ser positiva ou negativa. Ela ser positiva quando o peso da partcula (Mp.g) for maior que o peso do fluido (Mf.g) deslocado pela prpria partcula, ou seja, a fora do empuxo. Neste caso a partcula afundar. Quando a fora gravitacional for negativa, caso contrrio, a partcula flutuar. Na prtica, na separao esttica industrial, as partculas a serem separadas devem ter tamanhos acima de 3 mm, sendo que o mais comum 6 mm. O limite superior de tamanho, na prtica de 150 mm(6), podendo chegar ate 14 no caso de alguns carves. 3.3.2. Separao dinmica A separao dinmica caracterizada pelo uso de separadores que empregam foras centrfugas, cerca de at 20 vezes maiores que a fora da gravidade atuante na separao esttica, que so os chamados separadores centrfugos. A separao dinmica foi desenvolvida para tratar com eficincia partculas com granulometria de at 0,5 mm que no so tratadas pelos separadores estticos.

3.3.3. Aplicaes da separao em meio denso O processo de separao em meio denso largamente aplicado quando a diferena de densidades dos minerais a separar ocorre em granulometrias grosseiras, pois como se sabe, a eficincia de separao decresce com a diminuio de tamanho das partculas devido a uma baixa velocidade de sedimentao dessas. Entre os processos utilizados podemos citar: operao de desbaste do minrio que sai da mina , onde o run of mine rejeitado antes das operaes de cominuio subseqentes que so muito onerosas e no beneficiamento de carves onde mais extensivamente usado para separar partculas com tamanho de at 14 polegadas. Os fatores que influenciam na seleo do tipo de equipamento so: capital disponvel, espao requerido para instalao, tamanho mximo da partcula a ser tratada, capacidade de alimentao, densidade da separao, dificuldade na separao e porcentagem de leves e pesados.

3.4. Equipamentos industriais de separao estticaOs equipamentos mais usados nos processos de separao esttica so: Separador de cone ,Wemco Separador de tambor Separador Teska Separador Drewboy____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 11

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3.4.1. Separador de cone Wemco um tipo de separador de cone que consiste, essencialmente, de um tanque cnico, de at 6 m de dimetro, que possui mecanismo interno de agitao lenta, o bastante para manter o meio em suspenso, podendo tratar partculas at 10 cm de dimetro com capacidade de at 500t/h. O produto flutuado descarregado por transbordo com uma certa poro do meio e o produto afundado removido do cone por meio de bomba ou por ar comprimido ( airlift), onde parte do meio denso que sai com o produto afundado drenado e volta diretamente para dentro do cone.

Separador de Cone Wenco

3.4.2. Separador de tambor So constitudos de um tambor cilndrico rotativo, provido de elevadores que so fixados na parte interna do tambor e que se destinam a remover, continuamente, o produto afundado durante a separao. Os separadores de tambor convencionais so usados no beneficiamento de minrios metlicos e no metlicos, com granulometria de alimentao variando de 5 a 300 mm. Neste tipo de separador o pesado retirado do meio por aletas montadas na parede interna do separador. No movimento rotativo do tambor, o material elevado e descarregado por gravidade em calhas ou correias que o retiram do separador.


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3.4.3. Separador Teska um tipo de separador onde um tambor gira dentro do recipiente de separao. Consiste de uma roda com caambas de chapas perfuradas, para transporte do afundado e drenagem do meio denso. O produto afundado descartado na extremidade oposta alimentao, por transbordo ou com auxlio de ps, em calhas. Este produto descarregado normalmente em peneiras para drenagem do meio denso, que retorna diretamente ao tanque do separador.

1 - Alimentao 2 - Tanque de Separao 3 - Descarga de Flutuados

4 - Afundado 5 - Descarga de afundados 6 - Entrada de Meio Denso

7- Descarga de Meio denso 8 - Ps

3.4.4. Separador Drewboy____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 13

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Pode ser considerado como uma modificao do separador Teska, onde o tambor opera na posio inclinada, e no na vertical. Foi desenvolvido na Frana, sendo muito usado na Europa no beneficiamento de carves. Neste separador a alimentao entra em uma das extremidades e os produtos leves so descarregados na extremidade oposta enquanto que os produtos afundados so removidos do fundo do tanque por uma roda, constituda de compartimentos radiais, montada em um eixo inclinado. A alimentao do meio denso pode ser feita pelo fundo do tanque ou por cima, prximo da alimentao.

3.5. Equipamentos industriais de separao dinmica

Os equipamentos mais usados em separao dinmica so: Ciclone de Meio Denso Separador Dynawhirlpool(DWP) Separador Tri-Flo 3.5.1. Ciclone de meio denso O princpio de operao bastante similar ao do ciclone convencional de classificao. A alimentao e o meio denso so introduzidos tangencialmente e sob presso no ciclone que instalado quase que horizontalmente, como pode ser visto na figura a seguir, possibilitando que a alimentao seja feita por gravidade de uma determinada altura manomtrica. No caso dos ciclones de fabricao da Dutch State Mines (DSM) esta altura pode variar at 9 vezes o dimetro do ciclone. Os ciclones de meio denso so muito usados no beneficiamento de minrios e principalmente no processamento de carves, pois a alta fora centrfuga envolvida possibilita a separao, com sucesso, mesmo de partculas de granulometrias mais finas.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 14

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A separao dos produtos igual dos ciclones de classificao; os pesados movem-se ao longo da parede do ciclone e so descarregados no pex (underflow), enquanto os leves (overflow), se descarregam no vortex finder. O meio denso forma um gradiente de densidade dentro do ciclone, que aumenta no sentido de centro para a parede interna do ciclone. Alm de se ter uma boa separao, os ciclones apresentam seguintes vantagens: a) a densidade da separao independe dos tamanhos das partculas a serem separadas. b) variaes considerveis na taxa de alimentao no influenciam o resultado da separao c) a forma das partculas no tem influncia na eficincia da separao d) mudanas na densidade de separao podem ser feitas rpida e automaticamente.

Ciclone de Meio Denso 3.5.2. Separador Dynawhirlpool(DWP) Consiste de um cilindro de comprimento e dimetro definidos, aberto nas extremidades atravs de tubos de alimentao do minrio e descarga do flutuado. Existem ainda dois tubos laterais localizados na parte inferior e superior do cilindro, que permitem a entrada tangencial do meio denso e da descarga do afundado, respectivamente. A maior parte do meio denso (aproximadamente 90%) alimentada por bombeamento na parte inferior do cilindro e o restante entra junto com alimentao, para auxiliar a entrada da mesma no equipamento. Este cilindro opera inclinado, em relao a horizontal de 25 para minrios e 15 para carvo. bastante usado para tratar carves e minrios, principalmente na faixa granulomtrica de 15 a 0,5 mm. No Brasil, o uso desse equipamento est restrito, no momento, apenas ao beneficiamento de minrios de diamante e fluorita. Foi usado intensamente pela ICOMI, no processamento de finos de minrio de mangans, e na Cia Mineira de Metais, com minrio oxidado de zinco. A capacidade de processamento de at 100 t/h. Este equipamento apresenta algumas vantagens sobre outros tipos de separadores centrfugos de meio denso. Alm de propiciar uma menor degradao dos produtos da separao (descarga____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 15

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das partculas pesadas prximo alimentao), menor desgaste operacional do equipamento, e ter bom desempenho de separao, apresenta custos operacionais baixos, em razo de somente o meio denso ser alimentado por bombeamento.

Separador Dynawhirlpool (DWP) 3.5.3. Separador Tri-Flo Este separador pode ser considerado como sendo constitudo por dois DWP(s) acoplados um ao outro em srie. Este separador opera em dois estgios, sendo que o produto flutuado no primeiro retratado no segundo na mesma densidade ou em densidade diferente. normalmente fabricado em quatro tamanhos variando de 250 a 500 mm de dimetro, com capacidade de 15 a 90 t/h. Por ser um separador de dois estgios, podemos obter trs produtos: concentrado ,misto (mdio) e rejeito. O misto pode ser reprocessado e retornar ao separador ou ser tratado em um circuito parte. No tratamento de minerais metlicos o segundo estgio funciona como scavenger , aumentando a recuperao global do circuito Quando o separador usado no tratamento de carves, o segundo estgio purifica o flutuado do primeiro, produzindo um carvo de alta pureza.


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Separador Tri-Flo


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4. Separao em correntesEstes mtodos so caracterizados pela existncia de correntes perpendiculares ou na mesma direo do fluxo da polpa, onde foras adicionais auxiliando a gravidade promovem a separao das espcies minerais. Nesta modalidade esto: calha simples, calha estrangulada, concentrador Reichert, mesa plana, mesa vibratria, jigue e espiral.

4.1. Calha simplesConsiste essencialmente de uma canaleta inclinada, feita normalmente de madeira e de seo transversal retangular. O minrio alimentado na calha lavado por uma grande quantidade de gua. No fundo da calha so colocados vrios obstculos (riffles), ordenados de modo a prover turbulncia e possibilitar a deposio das partculas pesadas, enquanto as leves e grosseiras passam para o rejeito. As principais variveis das calhas so largura, profundidade, inclinao, comprimento (quanto maior este, maior tende ser a recuperao at um determinado limite, a partir do qual, comea a haver sedimentao na mesma), e a quantidade da gua (maior quantidade para minrios finos) No Brasil, o uso da calha mais difundido nos garimpos de ouro e de diamantes, onde sua fabricao bastante artesanal.

Calha Simples

4.2. Calha estranguladaConsiste de um canal inclinado que decresce em largura (se estrangula) no sentido do fluxo. A polpa com alta porcentagem de slidos alimentada na parte mais larga da calha em um fluxo relativamente laminar, ocorrendo variao de velocidade de modo que as partculas finas e pesadas se concentram na parte inferior do fluxo. um equipamento relativamente ineficiente, pois, apesar de boa____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 18

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recuperao, a razo de enriquecimento em uma passagem pequena, requerendo-se mltiplas passagens para obteno de um concentrado de alto teor. Diferem da calha simples em dois aspectos: o fundo desprovido de riffles e a remoo do concentrado feita continuamente. No Brasil, este equipamento no teve muita aceitao no processamento de minrios aurferos nem nos garimpos de diamantes, foram consagrados basicamente no beneficiamento de minerais pesados de praias.

Calha Estrangulada

4.3. Mesa planaA mesa plana plane table tambm denominada de mesa esttica constituda de uma mesa inclinada coberta com tapete de borracha com sulcos longitudinais, em forma de V, paralelos aos lados da mesa e na direo do fluxo de polpa. No final de cada mesa existe uma abertura regulvel e transversal ao fluxo de polpa, havendo normalmente trs sees em seqncia. Os minerais mais densos, movimentam-se prximos superfcie percorrendo os sulcos longitudinais, e so recolhidos continuamente naquela abertura. A parte majoritria da polpa passa para a mesa plana seguinte, havendo oportunidade de se recuperar mais partculas do mineral mais denso. A funo dos sulcos no tapete de borracha proteger as partculas pequenas e pesadas j sedimentadas, que percorrem estes sulcos, dos gros maiores e leves que se movimentam com maior velocidade na parte mais superior do fluxo de polpa. O comprimento total da mesa, dado pelo nmero de sees, funo da recuperao desejada. A largura usual em torno de 1,0 m e a capacidade de 60 t/h por metro de largura. A distncia vertical entre cada seo de aproximadamente 8,0 cm, enquanto o afastamento regulvel entre as mesmas, de 2,5 cm. Valores tpicos para as dimenses dos sulcos V so: 3,2 mm de largura mxima, 3,0 mm de profundidade e 3,2 mm de distncia ente os sulcos. A____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 19

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inclinao oscila normalmente entre 8 e 10 e a porcentagem de slidos em peso geralmente est entre 60 e 70%.

3.4 - Mesa Vibratria

Esquema de uma mesa plana

A mesa vibratria tpica consiste de um deck de madeira revestido com material com alto coeficiente de frico (borracha e plstico), parcialmente coberto com ressaltos, inclinados e sujeito a um movimento assimtrico na direo dos resultados, por meio de um mecanismo que provoca um aumento da velocidade no sentido da descarga do concentrado e uma reverso sbita no sentido contrrio diminuindo suavemente a velocidade no final do curso. Os mecanismos de separao atuantes na mesa oscilatria podem ser melhores compreendidos se considerarmos separadamente a regio da mesa com riffles e a regio lisa. Na regio da mesa com os rifles, as partculas minerais alimentadas transversalmente aos riffles sofrem o efeito do movimento assimtrico da mesa, resultando em um deslocamento das partculas para frente; as pequenas e pesadas deslocam-se mais que as grossas e leves Os riffles so feitos de ripas de madeira com largura e espessura em torno de e respectivamente, pregados sobre a cobertura com pregos de cobre. As extremidades dos riffles correspondentes ao lado de descarga do concentrado so chanfrados e formam sobre a superfcie um linha diagonal que inicia prximo caixa de alimentao e termina no canto inferior oposto referida caixa. Os____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 20

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riffles so dispostos paralelos ao eixo longitudinal e deixam aps a linha diagonal uma rea vazia onde as partculas pequenas so separadas por escoamento laminar. A capacidade das mesas vibratrias depende do curso, da freqncia, da inclinao da mesa, da quantidade de gua, das caractersticas do minrio tais como; densidade, forma das partculas, granulometria de alimentao, etc. A capacidade varia de 5 a 24 t/h para alimentao fina e cerca de 24 a 50 t/h para alimentao grossa. O consumo de gua para alimentao varia de 38 a 83 L/min e para a etapa de lavagem varia de 11 a 45 L/min, esta vazo de lavagem deve ser bem controlada para no perturbar a separao.

Mesa vibratria


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4.4. Jigue

O processo de jigagem provavelmente o mtodo gravtico de concentrao mais complexo, por causa de suas contnuas variveis hidrodinmicas. Neste processo, a separao dos minerais de densidades diferentes realizada em um leito dilatado por uma corrente pulsante de gua, produzindo a estratificao dos minerais. Segundo Gaudin, trs so os mecanismos que contribuem para a estratificao nos jigues: a) Classificao por queda retardada ou com interfernica; b) Acelerao diferencial no incio da queda; c) Consolidao intersticial no fim da queda.

Movimentos da Partcula no Meio Denso


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4.4.1. Elementos bsicos de um Jigue So vrios os tipos de jigues, onde se diferenciam principalmente pelo acionamento, geometria e outros detalhes construtivos, mas podemos dizer que os mesmos se compem dos seguintes equipamentos: 1 Caixa fixa, denominada arca, onde no seu interior o meio fluido sofre o movimento de impulso e se suco (A); 2 Crivo para manter o leito (B) 3 Mecanismo de acionamento geralmente composto de motor, pisto ou diafragma e sistema de lubrificao etc ((F), (C); 4 Sistema de descarga do afundado e do transbordado (D); 5 Dispositivo de adio de gua na arca do jigue. (E)

Jigue Humboldt


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4.4.2. Classificao dos Jigues Os jigues so classificados de acordo com a maneira pela qual se efetua a dilatao do leito. Segundo Trajano e Teixeira os jigues hidrulicos podem ser divididos em : Jigues de crivo fixo Jigues de crivo mvel Jigues de Crivo Fixo So jigues nos quais o leito se forma sobre uma superfcie estacionria, perfurada, atravs da qual o lquido forado em movimento pulsatrio. Podem ser divididos em : Jigues de pisto neste tipo o movimento de pulsao produzido por um pisto. Jigues de diafragma neste tipo o movimento de pulsao produzido por movimentos alternados de uma parede elstica. Jigues pulsadores o movimento de pulsao produzido por jatos descontnuos peripdicos de gua ou ar. Jigues de Crivo Mvel So jigues nos quais o leito se forma dento de um tabuleiro de fundo perfurado e que dotado de movimento alternativo vertical dentro de um tanque, provocando movimento pulsatrio da gua atravs do fundo do tabuleiro. um equipamento obsoleto, hoje em desuso. 4.4.3. Funcionamento dos jigues A alimentao deve ser distribuda uniformemente ao longo de toda a rea e com variaes pequenas da mesma. Quanto menores forem as variaes de taxa de alimentao, menor ser a instabilidade de desempenho do jigue. Um bom controle da taxa de alimentao, aliado ao controle dos movimentos de impulso e de suco, consegue-se assim uma boa separao das espcies minerais em estratificao das camadas. O movimento de sobe e desce do pisto se transforma em pulsaes de gua atravs do crivo sobre o qual se apia o leito. Na impulso, o leito se expande e na suco o mesmo se contrai compactando-se contra o crivo num arranjo estratificado. Neste aparelho injetada uma corrente ascendente de gua que serve para evitar a drenagem da gua da alimentao e contribui para aumentar a impulso e reduz a suco excessiva. O jigue um aparelho que obtm melhores resultado quando trata minrio de estreita faixa granulomtrica. Ele utilizado para minrios entre 5 polegadas e 1 mm, com melhor performance em fraes grossas


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Leito filtrante: um conjunto de bolas de ao, de ferro, de minrio bitolado, de minrio ou material com densidade intermediria. Na construo deste leito, alguns cuidados devem ser tomados: 1. O leito no deve ter uma dimenso de partcula inferior ao do crivo e nem prximo dimenso da abertura dele. Se isto ocorrer poder ocasionar entupimento do crivo. Para evitar este entupimento o leito deve ter uma tamanho mnimo igual a duas vezes a abertura do crivo. 2. Um leito de partculas muito grandes poder no se deslocar quando sofrer o impulso ascendente anulando o efeito de jigagem. 3. A utilizao de diferentes tamanhos para a formao do leito diminui a porosidade deste, resultando um concentrado de arca mais fino. 4. A altura do leito, quando muito pequena, pode acarretar um efeito de turbulncia que perturba o movimento alternado de impulso e suco. De um geral quanto mais fina a alimentao mais espessa a camada do leito, variando de 2 camadas at 7, podendo chegar a 10 camadas no caso do carvo. Crivo: Tem a funo de manter o leito. Sua abertura mnima deve ser igual a duas vezes o tamanho da maior partcula do minrio a ser concentrado, para evitar o entupimento destas aberturas. Adio de gua: h dois tipos de gua adicionada ao processo de jigagem: gua do topo e gua de arca. gua do topo: a gua adicionada na caixa de alimentao e que serve para manter o material numa diluio desejada. gua de arca ou gua ascendente: a gua adicionada sob o crivo e que tem a funo de controlar a quantidade de finos succionados para a arca. Um menor volume da gua de arca aumenta a capacidade de suco; como conseqncia aumenta a eficincia da concentrao de finos. Movimento do Pisto: o pisto apresenta os movimento de impulso e de suco. Impulso: caracterizado pela descida do pisto e subida do material Suco: caracteriza pela subida do pisto e descida do material 4.4.4. Variveis operacionais a) b) c) d) e) f) Faixa granulomtrica do minrio; Porcentagem de slidos da polpa; Vazo de gua ascendente Tipo de leito; Distribuio da alimentao; Taxa de alimentao

4.4.5. Principais aplicaes industriais No Brasil, estes aparelhos so utilizados principalmente na concentrao de ouro, cassiterita, hematita e diamante.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 25

Concentrao ____________________________________________________________

4.5. EspiralConsiste de um canal helicoidal curvo de seo transversal semicircular. No topo existe uma caixa destinada a receber a alimentao em forma de polpa. Este um padro quase fixo, uma vez que so comercializadas espirais com caractersticas diferentes em dimetro, passo da espiral, perfil do canal e modo de remoo do concentrado, que levam em conta o fabricante e o fim a que se destina a espiral. O princpio de funcionamento da espiral uma combinao de escoamento laminar e ao centrfuga. Uma vez na espira, os minerais comeam imediatamente a se depositar conforme seus tamanhos, forma e densidades. Em contato com a superfcie do canal ou prximo dela, estas partculas so aprisionadas por uma pelcula de fluido aderente superfcie. Esta pelcula se move com velocidade muito menor que o restante da corrente que contm os minerais leves e pequenos que no se depositam. Como conseqncia, a polpa se divide em duas partes distintas; a pelcula fluida contendo os minerais predominantemente grosseiros e pesados e o restante da corrente contendo os minerais pequenos leves e quase toda gua introduzida na polpa. Os tipos de espirais mais usadas so a de Humphreys e a MarK 7. A Humphreys fabricada basicamente em dois modelos, sendo um com 5 voltas e o outro com 3 voltas. A Mark 7, desenvolvida recentemente na Austrlia, apresenta as seguintes diferenas em relao a Humphreys : separao de concentrado no final da ltima espira, ausncia de gua de lavagem e diferena de perfil. O emprego da Mark 7 na concentrao de minrios de ouro livre e de aluvies mostrou um bom desempenho com recuperao variando de 75 a 90% e razo de enriquecimento de 10 a 80.


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Concentrao ____________________________________________________________

Esquema de uma espiral (Humphreys)

4.6. HidrocicloneO hidrociclone usado para concentrao gravtica projetado para minimizar o efeito de classificao e maximizar a influncia da densidade das partculas. Quando comparado com o ciclone classificador, o hidrociclone usado para concentrao gravtica, apresenta maior dimetro e comprimento de vortex finder e ngulo de pex bem superior. As partculas grosseiras e leves, primeiro, e as mistas ou de densidade intermediria depois, so arrastadas para o overflow pelo fluxo aquoso ascendente, enquanto o leito estratificado se aproxima do pex. Prximo ao pex as partculas finas e leves so tambm carregadas para o overflow pela corrente ascendente e as pesadas, finas e grosseiras so descarregadas no pex. Os parmetros mais estudados nos hidrociclones so: ngulo do cone, dimetro e altura do vortex finder, presso de alimentao, mas a dimenso que caracteriza o ciclone o dimetro. Por ser um equipamento compacto, de baixo custo e de fcil instalao, tem sido objeto de muitas experincias e aplicaes industriais em muitos paises, inclusive o Brasil onde tem se destacado na indstria carbonfera.

Ciclone de Meio Denso


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Concentrao ____________________________________________________________

4.7. Concentrador centrfugoDos concentradores centrfugos, o que tem estado mais em evidncia industrialmente o concentrador Knelson. Nos concentradores tipo Knelson, a fora centrfuga empregada cerca de cinqenta vezes a fora de gravidade, ampliando a diferena entre a densidade dos vrios minerais. Esta fora centrfuga enclausura as partculas mais pesadas em uma srie de anis localizados na parte interna do equipamento, enquanto o material leve gradualmente deslocado para fora dos anis, saindo na parte superior do concentrador. A colocao do cone numa camisa dgua e a injeo de gua sob presso dentro deste, atravs de perfuraes graduadas nos anis, evitam que o material se compacte em seu interior. Do ponto de vista de eficincia de recuperao, uma das variveis mais importantes a gua de contrapresso. Se a presso da gua for muito alta, haver uma fluidificao excessiva no interior dos anis que poder fazer com que as partculas finas ou superfinas pesadas saiam no rejeito. Ao contrrio, no caso de presso muito baixa, haver pouca fluidificao, dificultando a penetrao das partculas pesadas nos espaos intersticiais do leito semi-compacto nos anis, implicando tambm em perdas. A prtica de concentrao de minrios aluvionares aurferos tem indicado que presses entre 8 e 12 psi (55 a 83 kPa) so suficientes para fluidificar o leito e permitir boa recuperao. H as seguintes sugestes: 5 psi para material fino, 10 psi para areias e 16 psi para material grosseiro. Mas a presso adequada ideal dependente das caractersticas de cada minrio.

Concentrador Centrfugo Mcknelson da Planta Piloto____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 28

Concentrao ____________________________________________________________

SENAI Nova Lima

5. Mtodos magnticos e eletrostticos

5.1. Concentrao magnticaA separao magntica uma tcnica antiga na separao de minerais h bem mais de um sculo. Contudo, suas aplicaes comercialmente aprovadas estavam restritas, at recentemente na separao de poucos minerais, especialmente para os fortemente magnticos como o caso da magnetita, e na remoo de sucatas de ferro, como meio de proteo dos processos subsequentes, como usado nos sistemas de alimentao de britagens onde o britador utilizado cnico. A separao magntica pode ser feita tanto a seco como a mido. O mtodo a seco usado, em geral, para granulometria grossa e a mido para granulometria fina. Recentemente tem-se verificado grandes avanos em ambos os mtodos, sem contar com a utilizao da tecnologia dos supercondutores, que abriu um novo horizonte na rea de processamento de minrios. So conhecidos separadores magnticos que operam industrialmente utilizando um campo que varia de 5 a 6 T.


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Concentrao ____________________________________________________________

T =Tesla G = Gaus 1 T = 104G = 1N/Axm

Minerais ferromagnticos compreendem aqueles que so fortemente atrados pelo im comum. As substncias ferromagnticas so: ferro, cobalto, nquel e as ligas que contm estes elementos. Esta propriedade das substncias ferromagnticas aproveitada quando desejamos obter campos magnticos de valores elevados. Os paramagnticos so fracamente atrados. o caso da hematita, magnsio, platina, etc. Os minerais diamagnticos apresentam susceptibilidade magntica negativa, e portanto, so repelidos quando submetidos a um campo magntico. Entre outros destacam-se; quartzo, magnesita, calcita, barita, fluorita, esfalerita, etc


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Concentrao ____________________________________________________________

5.2. Descrio dos equipamentosH grande variedade de separadores magnticos, que podem ser classificados, de acordo com o uso, em dois grandes grupos, separadores a seco e a mido.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 31

Concentrao ____________________________________________________________

So encontrados os separadores de baixa e alta intensidade, tanto para a operao a seco, quanto a mido, onde os tipos mais comuns so: separadores de carrossel. separadores de rolos induzidos separador de correias cruzadas 5.2.1. Separador magntico tipo carrossel Consta de um anel rotativo, s vezes chamado carrossel, que atravessa um campo magntico, onde so instaladas as matrizes. A alimentao feita de modo que a polpa atravesse uma regio com campo de alta intensidade. O material magntico captado pela matriz, ou pelo menos retardado o suficiente para ser carregado pelo movimento do anel rotativo a uma regio do campo com baixa intensidade, onde as partculas magnticas remanescentes na matriz, so descarregadas por meio de um jato dgua, sendo o material magntico recolhido num determinado ponto da calha coletora. As variveis de controle deste processo so: intensidade de campo, taxa de alimentao, porcentagem de slidos na polpa, velocidade do anel rotativo ou rotor e descarga das partculas magnticas.

Separador Magntico tipo Carrossel para circuito contnuo

5.2.2. Separadores de rolos induzidos Neste separador a frao magntica separada durante a passagem do minrio atravs de campos magnticos com intensidades de at 1,8 T, produzidos por rotores localizados entre os plos de eletroms. O vo entre o plo e o rotor pode


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ser ajustado para qualquer posio, sendo usual trabalhar com abertura bem menor, comparada com as de outros separadores. As partculas so alimentadas sobre o rotor e penetram imediatamente na regio de campo entre o plo e o rotor. As partculas no magnticas permanecem inalteradas. Tal fato confere s partculas magnticas trajetrias diferentes das no magnticas, sendo coletadas separadamente. Os equipamentos so fabricados desde modelo mais simples com um rolo, at os modelos mais sofisticados com rolos em srie. So usados na remoo de impurezas ferruginosas presentes nos concentrados de slica (areia), feldspato, barita etc. Como etapas de concentrao so usados nos circuitos de beneficiamento de minerais paramagnticos tais como: monazita, cromita, granada wolframita etc.

5.2.3. Separador de correias cruzadas Consiste essencialmente de um transportador de correia plana (correia principal) que passa entre os plos paralelos de dois eletroms e outro transportador de correia plana perpendicular principal (correia secundria). Entre as duas superfcies existe um vo ou gap separando as duas correias por uma distncia de ordem de 10 mm na regio de maior intensidade de campo e por onde passa o material.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 33

Concentrao ____________________________________________________________

Os minerais a serem separados so introduzidos sob a forma de uma camada fina sobre a correia principal, os magnticos so suspensos e retidos na correia secundria, que se desloca transversalmente principal, transportando-os para uma regio ausente de campo, seguido da deposio nas caixas coletoras. O material no magntico permanece na correia principal sendo descarregado no depsito na rea de descarte. Os principais parmetros operacionais deste tipo de coletor so: velocidade das correias, o vo entre os plos e a taxa de alimentao. fluxo magntico, que aumenta no sentido da alimentao para extremidade oposta do separador

Diagrama esquemtico de um Separador Magntico de Correias Cruzadas

5.3. Aplicaes industriaisA alta nos custos de energia eltrica tem sido um os obstculos na utilizao do processo de separao magntica. Um avano foi dado na construo de ims permanentes usando ligas de samrio-cobaldo (SmCo) e de neodmio-ferro-boro (Nd-Fe-B), possibilitando a obteno de um im permanente capaz de induzir um campo com intensidade de 1,6 T que reduz o consumo e conseqentemente o custo da energia eltrica.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 34

Concentrao ____________________________________________________________

Na rea de concentrao de minrios a maior aplicao prtica da separao magntica a mido de alta intensidade, feita pela CVRD, em ItabiraMG. Onde so usados separadores de carrossel na concentrao de hematita, com capacidade aproximada de 30 milhes de t/ano. Outras grandes aplicaes da separao magntica esto relacionadas a seguir: remoo de impurezas magnticas, presentes nos concentrados de cassiterita, scheelita e areia quartzosa . remoo de magnetita fina presente no amianto e de hematita existente nos minrios fosfatados purificao do talco, na recuperao de wolframita e minrios no sulfetados de molibdnio, a partir dos rejeitos de flotao no beneficiamento de minrios de urnio e de minerais pesados (ilmenita , rutilo)

5.4. Separao eletrostticaA separao eletrosttica um processo de concentrao de minrios que se baseia nas diferenas de algumas de suas propriedades, tais como: condutividade eltrica, susceptibilidade em adquirir cargas eltricas superficiais, forma geomtrica, densidade, etc. Para compreenso do mecanismo de separao eletrosttica, necessrio um estudo das formas de eletrizao das partculas minerais que pode ser obtida por um dos seguintes mecanismos: eletrizao por contato ou atrito eletrizao por induo eletrizao por bombardeamento inico 5.4.1. Eletrizao por contato ou atrito Tal processo est ligado natureza e a forma das partculas envolvidas. Bons resultados so obtidos atravs de operaes repetidas, que so necessrias por causa da pequena rea de contato entre as partculas. Por isso cuidados especiais devem ser tomados com as superfcies das partculas, que devem estar secas e limpas 5.4.2. Eletrizao por induo Quando as partculas minerais, em contato com uma superfcie condutora e aterrada, so submetidas a um campo eltrico, observa-se a induo de uma carga superficial nas mesmas. Tal carga depende da intensidade de campo e da natureza das partculas lembrando que no existem condutores e dieltricos perfeitos. As partculas condutoras, num certo intervalo de tempo deixam fluir cargas, tornando-se com a mesma carga e potencial da superfcie aterrada. As partculas dieltricas permanecem intensamente eletrizadas, em virtude da resistncia que apresentam migrao de cargas.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 35

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5.4.3. Eletrizao por bombardeamento inico O procedimento consiste em fazer passar, atravs da regio do espao onde est situado o fluxo inico, as partculas a serem carregadas. Todas aquelas situadas sobre a superfcie aterrada recebem um bombardeamento intenso: as condutoras transferem suas cargas superfcie, enquanto que as dieltricas as retm, permanecendo coladas mesma. Embora o processo de separao magntica, para beneficiamento de minerais, tenha sido usado deste 1908 nos USA, na separao de concentrados de chumbo e zinco, somente por volta de 1914 foram constatados resultados satisfatrios da aplicao industrial deste mtodo, quer associados a processos de concentrao gravtica, quer como processo nico de separao. Entretanto o crescimento de sua aplicao teve durao reduzida, com a divulgao quase que simultnea do processo de flotao, o qual apresentava grandes vantagens sobre este, notadamente no que se refere seletividade e menor custo para tratar minrios pobres de liberao em malhas muito finas. Por este motivo, este assunto ser tratado superficialmente, a ttulo de conhecimento e ser dada nfase maior ao processo de flotao.

5.5. Tipos de separadoresH no mercado dois tipos bsicos de equipamentos; os eletrodinmicos e os eletrostticos. Nos separadores eletrodinmicos emprega-se o fluxo inico com transferncia de cargas, enquanto que nos eletrostticos no h fluxo inico, estando os separadores essencialmente relacionados ao tipo de mecanismo utilizado no carregamento das diferentes espcies mineralgicas envolvidas na separao. Os equipamentos utilizados tm em comum alguns componentes bsicos: sistema de alimentao e coleta dos produtos, campo eltrico externo, mecanismo de carregamento e dispositivos de adesivos na trajetria das partculas dieltricas.


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Diagrama esquemtico do Separador Eletrodinmico


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6. FlotaoA flotao em espuma um processo de separao de partculas slidas que explora diferenas nas caractersticas de superfcies entre as vrias espcies presentes. A seletividade do processo de flotao se baseia no fato de que a superfcie de diferentes espcies minerais pode apresentar diferentes graus de hidrofobicidade. O conceito de hidrofobicidade de uma partcula est associado a molhabilidade da partcula pela gua. Partculas mais hidrofbicas so menos vidas por gua. O conceito oposto a hidrofobicidade designado como hidrofilicidade. Os fundamentos para uma boa compreenso de hidrofobicidade, hidrofilicidade esto em um campo da cincia conhecida com Fisico-Qumica das interfaces, Qumica das superfcies ou Propriedades das Interfaces. Estes fundamentos sero revisados sempre que se fizerem necessrio durante o curso. A seguir ser apresentado o conceito de interface, conhecimento que ser imprescindvel para o entendimento de flotao.

Clula de flotao mecnica

Interface uma regio limite entre duas fases da matria. So conhecidos cinco tipos de interface: slido - slido, slido - lquido, slido - gs, lquido - lquido lquido - gs. Outro conceito muito importante para o entendimento do processo flotao o conceito de polaridade. Em termos de polaridade, os compostos qumicos dividem em polares e no-polares, em funo de apresentarem ou no um dipolo permanente. A importncia da polaridade reflete-se ao fato de que existe afinidade ente substncias ambas polares ou ambas no-polares, no havendo____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 38

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afinidade entre uma substncia polar e outra no-polar. Nos sistemas de flotao a fase lquida sempre a gua, um lquido polar. A fase gasosa quase sempre o ar, que no-polar. Substncias polares tm afinidade entre si, ou seja, substncias polares atraem substncias polares. Por outro lado, substncias apolares tm atrao por substncias apolares. Uma substncia hidrofbica pode agora ser melhor caracterizada como aquela cuja superfcie essencialmente no-polar, tendo portanto maior afinidade com o ar que com a gua. Uma substncia hidroflica aquela cuja superfcie polar, significando que tem maior afinidade pela gua que pelo ar. A separao entre partculas naturalmente hidrofbicas e partculas naturalmente hidroflicas teoricamente possvel quando um fluxo de ar atravessa uma suspenso aquosa contendo duas espcies. As partculas hidrofbicas seriam arrastadas pelo ar e aquelas hidroflicas permaneceriam em suspenso. Em geral, apenas a passagem de um fluxo de ar no suficiente para arrastar as partculas hidrofbicas. Faz-se necessria formao de uma espuma estvel, que obtida atravs da adio de reagentes conhecidos como espumantes. Minerais naturalmente hidroflicos podem ter sua superfcie tornada hidrofbica atravs da adsoro (concentrao na superfcie) de substncias conhecidas como coletores. A interao entre coletores e partculas minerais pode ter sua seletividade aumentada atravs da ao de agentes reguladores ou modificadores. A coletagem das partculas pelas bolhas de ar facilitada pela presena de espumantes que estabilizam a interface lquido/gs.

6.1. Componentes dos sistemas de flotaoAlimentao de slidos: os slidos so alimentados na forma de uma suspenso aquosa. Esta suspenso denominada polpa e a relao gua/slido geralmente est em torno de 3:1 (em peso). Est relao pode variar de acordo com o minrio e o processo. Teor: em termos de teor do minrio a ser tratado, a flotao apresenta enorme flexibilidade. No limite superior encontram-se os carves com teores de at 80% de carbono. No outro extremo encontram-se os minrios de ouro com teores em torno de 0,5 g/t ( 0,00005%). A faixa granulomtrica das partculas: a faixa granulomtrica est usualmente entre 1 mm a 5. Na maioria dos casos o tamanho mximo fixado pela liberao dos gros do mineral ou dos minerais de interesse. Quando a granulometria de liberao maior que aquela que possibilite o suporte das partculas pelas bolhas de ar este fator passa a governar o tamanho mximo na alimentao.O limite inferior da faixa granulomtrica est relacionado com o conceito de lamas que depende do circuito especfico. O termo lamas refere-se aqui a materiais de granulometria to baixa que causam um efeito daninho ao circuito. Em algumas usinas a frao abaixo de 200 # (74) pode ser considerada como lama. Em outros, material com granulometria to baixa quanto 5 pode ser tratado economicamente. Lamas tm um efeito negativo na interao bolha partcula____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 39

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mineral e acarretam um consumo exagerado de reagentes. Em certos casos, as lamas contendo alto teor de um outro mineral podem recobrir a superfcie do outro mineral (slime coating), impedindo a exposio da superfcie do outro mineral. sabido que em vrios mtodos de concentrao de minrios em meio aquoso (flotao inclusive) partculas menores que um certo tamanho crtico simplesmente acompanham os fluxos de gua, no respondendo seletivamente ao processo de concentrao. A prtica convencional fazer uma deslamagem da polpa que alimentada no circuito de flotao. Agitao e aerao: As clulas de flotao dotadas de rotor so conhecidas com clulas mecnicas e as providas de mecanismo de aerao e desprovidas de rotor so denominadas de clulas pneumticas. Nas clulas mecnicas o ar passa atravs de tubos concntricos com o eixo do rotor e quebrada em pequenas bolhas na extremidade do rotor. Na clula pneumtica o ar injetado para dentro da clula atravs de uma pea chamada de aerador. O tamanho das bolhas varia de 0,6 a 2 mm. A quantidade de ar injetado situa-se entre 300 a 600 m3 por tonelada de alimentao base seca. A agitao deve ser suficiente para manter as partculas uniformemente distribudas na polpa, sem se depositarem no fundo da cuba e deve ser aerada da forma mais completa possvel, permitindo um nmero mximo de colises partcula/bolha.

6.2. ReagentesDe acordo com sua funo especfica em um sistema de flotao os reagentes podem ser divididos em: coletores, espumantes e modificadores ou reguladores. 6.2.1. Coletores Os coletores so compostos orgnicos, cujas molculas possuem uma extremidade polar (inica) e a outra extremidade apolar (no inica). A adsoro do coletor na superfcie mineral se d pela extremidade polar do mesmo, ficando a parte no polar voltada para fora da superfcie mineral. O recobrimento da partcula mineral pelo coletor confere mesma um carter no-polar, tornando-a hidrofbica e portanto em condies de ser flutuada. Atuao dos coletores: a superfcie dos minerais tem caractersticas naturalmente hidroflicas (superfcies polares) e para se tornarem flutuveis necessitam mudar seu carter para hidrofbicas. Portanto h necessidade de mudanas de carter das superfcies minerais que so obtidas atravs da adsoro (concentrao na superfcie das partculas minerais) de substncias conhecidas como coletores. De um modo geral, os coletores aninicos so utilizados nos processos de flotao de sulfetos e xidos, em cujas superfcies predomina a presena de____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 40

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cargas positivas (ctions). Os coletores aninicos se subdividem de acordo com sua funo qumica em:

cidos graxos e seus sabes( flotao de minerais oxidados), tiocarbonatos ou xantatos (flotao de sulfetos), sulfatos de alcoila, tiis ( flotao de sulfetos e xidos).

Coletores catinicos: so caracterizados por terem o radical hidrocarbnico ligado a um ction, sendo portanto adequado para ligarem-se s superfcies minerais onde predominam a presena de cargas negativas (nions), tais como o quartzo, os silicatos e as micas. Os coletores catinicos se restringem s aminas e seus acetatos. Os coletores catinicos so empregados na flotao de minerais tais como: quartzo, silvita, micas, feldspato, pirita e pirocloro. Existem regras que facilitam a escolha dos coletores: a) Cadeias mais longas so mais hidrofbicas b) As cadeias normais so mais fracas que as cadeias ismeras ramificadas 6.2.2. Espumantes So substncias adicionadas s polpas, nos processos de flotao, com o objetivo de produzirem espumas adequadas ao transporte das partculas minerais desejadas. So tambm compostos orgnicos heteropolares, cuja estrutura parecida com a dos coletores. A diferena reside no carter funcional do grupo polar: o radical dos coletores quimicamente ativo e capaz de interagir eltrica e quimicamente com a superfcie do mineral a ser coletado. O espumante tem um radical lioflico de grande afinidade pela gua. Esta diferena determina o comportamento dos dois grupos de reagentes: os coletores tendem a migrar para a interface slido/gs, e os espumantes se dirigem para a interface lquido/gs. As propriedades dos espumantes aumentam com o comprimento da cadeia no-polar at 8 carbonos e depois decaem, aparentemente devido queda da solubilidade do reagente. Os espumantes no devem interferir no processo de coletagem das partculas minerais. Por isso so escolhidas para espumantes substncias que no produzem ons fortes com capacidade de competir com os ons coletores pelas superfcies minerais. Os bons espumantes devem produzir espumas resistentes apenas o suficiente para transportarem as partculas coletadas. As espumas devem ser desfeitas logo aps seu transbordamento nas calhas das clulas, quando devem se tornar uma polpa fluida. Os espumantes utilizados na flotao podem ser naturais ou artificiais: a) naturais: leo de pinho: um espumante de uso muito comum na flotao. compatvel com a maioria dos coletores e tem baixo custo. cido creslico: uma mistura de cresis ismeros ( orto, para e meta). Ele espuma bem nas faixas de pH 3,4 a 4,7; 7,5 a 10 e acima de 11,5.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 41

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e leo de eucalpto embora citados na literatura, no tem registros do seu uso industrial.

b) sinttico: metil-isobutil-carbinol (MIBC) - o lcool espumante mais importante em termos de aplicao e fornece uma espuma muito aberta, que permite boa drenagem da ganga, fornecendo seletividade ao processo. Destacamos Aerofroths -. Dowfroths Flotanis- Montanis. No caso especfico de flotao do quartzo em minrios de ferro, a amina, alm de ser o coletor, faz tambm o papel de espumante. 6.2.3. Reguladores ou Modificadores So substncias qumicas cuja adio visa aumentar a seletividade do processo. A ao dos modificadores orgnicos (amido, dextrina acrilatos e outros) pouca compreendida. As substncias inorgnicas liberam ons na polpa, portanto sua ao faz-se sentir atravs de: controle de pH (portadores de ons H+ e OH- , tais como HCl, H2SO4 e NaOH ); regulagem de potencial de oxidao-reduo na polpa O2, HS-, CN- ); como agentes complexantes (OH- , HS-, CN- , SiO3- )

Todos estes reagentes so empregados visando tornar a ao de coletores, e em certos casos dos espumantes, mais seletiva. As funes dos modificadores dividem-se em ativao, depresso e desativao. Ativao: um processo atravs do qual a superfcie de uma partcula modificada, fazendo-a reagir mais pronta e fortemente com um coletor. Geralmente so empregados como ativadores sais metlicos e sua atuao depende principalmente do controle do potencial zeta do sistema mineral. Desativao: um processo atravs do qual um agente ativador removido da superfcie de um mineral, tornando-a menos propensa a reagir mais pronta e fortemente com um coletor. Depresso: um processo atravs do qual a superfcie de uma partcula modificada no sentido de aumentar sua afinidade pela gua. Normalmente so utilizados como depressores amidos, dextrinas, tanino, quebracho e ligninosulfanatos. Outros reagentes: Alm dos coletores, reguladores so empregados substncias capazes de: Dispersar as lamas - silicato de sdio e carboximetil - celulose Dissolver o coletor - cidos fortes como o cido sulfrico Seqestradores que so reagentes capazes de retirar da soluo ctions de metais pesados, tais como ( Fe+++, Ca++ e Al+++, etc) e fornecer compostos


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insolveis do ction desejado, estes reagentes agem com quelantes dos ons de metais pesados.

6.3. Variveis da Operao de FlotaoAs principais variveis operacionais que devem ser controladas no processo de flotao so as seguintes: Condies do minrio - para uma eficiente flotao, necessrio que a alimentao do minrio tenha caractersticas as mais constantes possveis, quanto a sua composio mineralgica, qumica e granulomtrica. No caso de minrio sulfetado, importante que o intervalo de tempo decorrido entre a lavra e processamento seja o menor possvel, para evitar oxidao. Condies da gua: cuidados devem ser tomados como o suprimento de gua, incluindo-se tratamento para evitar a presena de elementos, tais como: matria orgnica (agente depressor e floculante de finos), sais de metais alcalinos e alcalinos terrosos (agentes ativadores) e leos. Tamanho das partculas: a eficincia da flotao diretamente afetada pela granulometria do minrio. De um modo geral, muito difcil a flotao de partculas muito finas da ordem de poucos micrmetros, assim como baixo o nvel de recuperao de partculas mais grosseiras. Densidade de polpa: a porcentagem de slidos nas polpas de alimentao das unidades de flotao varia de 15 a 60%. De um modo geral, os estgios rougher so alimentados com polpas mais espessas que os estgios de limpeza. A porcentagem de slidos influencia no dimensionamento das clulas industriais e na seletividade e recuperao do processo. De um modo geral, quanto mais espessa for a polpa, menores sero os volumes de clulas requeridas e polpas mais diludas proporcionam melhor seletividade no processo de flotao. Temperatura da polpa: geralmente a flotao conduzida temperatura ambiente; mas a temperatura age positivamente na velocidade das reaes e na seletividade do processo. Dosagem de reagentes: a dosagem e a escolha dos tipos de reagentes adicionados no processo de flotao se constituem em uma das mais importantes variveis do processo de flotao. A escolha dos reagentes e o consumo especfico normalmente so determinados em testes de bancada. PH: definido como sendo o logaritmo do inverso da concentrao de hidrognio ou como o potencial hidrogeninico da soluo.

pH = log


1 [H + ]

pH = log [H+]43

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pH = log 1 log [H+]

Outras variveis importantes no processo de flotao so taxa de aerao e altura da camada de espuma, que embora tenham em algumas unidades, o controle automtico, na maioria das vezes controladas por parmetros prticos.

6.4. Mecanismos envolvidos na operao de Flotao.Os mecanismos envolvidos na operao de flotao podem ser considerados como sendo: condicionamento dos minerais com os coletores e modificadores aerao da polpa captura das partculas a flotar pelas bolhas de ar separao da espuma

6.5. Circuitos de Flotao.Como em toda operao de concentrao, tambm na flotao difcil obter o teor desejado e a recuperao ideal com uma nica etapa de flotao. Geralmente executa-se uma primeira flotao, chamada rougher, onde se obtm um concentrado pobre e um rejeito que ainda contm o mineral de interesse. O concentrado reconcentrado numa segunda flotao, denominada cleaner, gerando um concentrado final e um rejeito contendo ainda o mineral de interesse, que retorna para a flotao rougher. O rejeito rougher repassado num outra flotao chamada scavenger, originando um rejeito final e um concentrado que repassado na flotao rougher. Um circuito com as trs etapas de flotao est mostrado abaixo:

Rej.Rougher Rougher Alimentao Scavenger

Rejeito Final

Concentrado Baixo teor

Cleaner

Rej. Cleaner

Concentrado de Teor aceitvel


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Concentrao ____________________________________________________________

Um circuito completo, incluindo as etapas de adensamento, espessamento e filtragem est mostrado abaixo, onde so destacadas as seguintes etapas: adensamento da alimentao, feito em ciclone desaguador condicionamento com depressor ou ativador condicionamento com coletor flotaes rougher, cleaner e scavenger desaguamento do concentrado em filtro a vcuo desaguamento do rejeito por espessamento

6.6. Quantificao das operaesEm uma flotao, como em qualquer operao unitria de tratamento de minrios precisamos quantificar os resultados, para comparar com os objetivos preestabelecidos. Considerando em uma flotao uma massa A de alimentao que gera um concentrado C e um rejeito R, a equao sugerida pelo processo ser: A=C+R (1)

Sendo a o teor ou porcentagem do mineral de interesse na alimentao e c e r no concentrado e rejeito respectivamente, pode-se escrever que a massa do mineral de interesse na alimentao igual soma do mineral de interesse no concentrado e no rejeito.____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 45

Concentrao ____________________________________________________________

Aa = Cc + Rr

(2)

A seguir, algumas relaes para a quantificao do processo de flotao: Relao de concentrao (K): definida como a massa da alimentao necessria para produzir uma unidade de massa do concentrado. K = A/C Recuperao (Rec.): a relao entre a massa do elemento de interesse contida no concentrado e a massa do elemento de interesse introduzida na alimentao nova. Cc Re c. = x100 Aa

As grandezas relao de concentrao e recuperao podem ser calculadas a partir dos teores da alimentao, concentrao e rejeito conforme segue: A = massa da alimentao = 100% =1 A=C+R 1=C+R R=1C

Substituindo na equao (2), tem-se:C= a r c r

As relaes de concentrao (K) e recuperao (Rec.) podem ser reescritas como segui:

K=

A 1 = C C

K=

c r a r

Re c =

c.C c.C = a.A a.1

Re c =

c a r . a c r

Porcentagens de slidos da polpa: definida como sendo a relao entre massa de slidos secos e a massa de polpa. Em metalurgia quando no se____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 46

Concentrao ____________________________________________________________

especifica se porcentagem em massa ou em volume, entende-se por porcentagem em massa. % slidos = massa de slidos secos/ massa de polpa. Densidade de polpa: definida como a relao entre a massa da polpa e o volume ocupado pela polpa. As unidades mais comuns so: g/cm3 , kg/L e t/m3 . Dp = MP/Vp


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Concentrao ____________________________________________________________

7. Flotao em colunaA flotao em coluna constitui o grande avano tecnolgico dos ltimos anos. A flotao em coluna capaz de flotar minrios mais finos e mais grossos que as clulas convencionais e so mais seletivas, alm de economizar rea da usina e nmero de unidades. As colunas industriais tm altura de at 15 metros e dimetros de 4,5 metros, podendo ter seo redonda, quadrada ou retangular. Colunas com dimetros efetivos superiores a 1,5 metros so normalmente compartimentadas atravs de baffles verticais, com o objetivo de minimizar os efeitos de turbulncia interna. A coluna de flotao difere da clula mecnica convencional principalmente em cinco aspectos : Geometria no que diz respeito a relao altura / dimetro efetivo Ausncia de agitao mecnica: a suspenso das partculas de minrio na polpa mantida pela aerao. Atuao da gua de lavagem na zona de limpeza: a gua de lavagem na zona de limpeza reduz a presena de partculas arrastadas no overflow da coluna, aumentando desta forma a seletividade do processo. Sistema de gerao de bolhas: que produzido por um aerador instalado na parte inferior da coluna.

Existem duas zonas distintas em uma coluna de flotao, que so a zona de coleta, e zona de limpeza, como pode ser visto no desenho esquemtico a seguir:


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Concentrao ____________________________________________________________

Zona de coleta ou recuperao: a zona de coleta est situada abaixo do ponto de alimentao da coluna, que por sua vez localiza-se a dois teros da altura do equipamento. Na zona de coleta ocorrem os fluxos em contracorrente da polpa (descendente) e das bolhas de ar (ascendente). As bolhas de ar carregam as partculas hidrofbicas coletadas, levando-as para a camada de espuma. Zona de limpeza ou de espuma: a zona de limpeza situa-se acima da interface polpa/espuma. A camada de espuma lavada por um fluxo de gua nova introduzida na parte superior da coluna. Os fluxos de gua de lavagem e de espuma tambm so do tipo contracorrente. A camada de espuma, nas colunas industriais, pode atingir altura que pode variar de 1 a 2 metros. Uma caracterstica importante das colunas de flotao o sistema de lavagem de espuma. A lavagem de espuma fornece um meio adicional de remoo das impurezas da espuma da flotao. A gua de lavagem, adicionada no topo da____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 49

Concentrao ____________________________________________________________

coluna, infiltra-se atravs da zona de espuma, deslocando a gua de processo e partculas arrastadas aprisionadas entre as bolhas. Diferente dos equipamentos de flotao convencionais, as colunas no utilizam agitao mecnica. A ausncia de uma agitao intensa promove seletividade e ajuda na recuperao de partculas muito finas. As correntes bsicas de fluxo em uma coluna so: a alimentao da polpa que feita a 2/3 da altura da coluna a partir de sua base, ou seja 1/3 abaixo do lbio de transbordo, e no sentido ascendente as bolhas de ar produzidas por um dispositivo borbulhador. As partculas que colidem e se agregam s bolhas sobem ao topo da coluna, atingindo eventualmente a interface entre a polpa (zona coletora) e a zona de espuma. A variao da posio da interface aumentar ou reduzir a altura da zona de espuma. Com o objetivo de quantificar as variveis operacionais da operao de flotao em coluna, sero introduzidos alguns termos, os quais esto descritos abaixo: Reteno (Hold up (%)): a frao volumtrica ocupada por uma das trs fases em um dado ponto da coluna. Existem trs tipos de reteno numa coluna, devido a sua natureza de trs fases, a saber: Reteno (hold up) do ar (g ou Eg) normalmente determinado na seo de coleta e representa uma medida da quantidade de ar, expressa em porcentagem do volume total ocupada pelo ar. Um valor tpico de reteno de gs de 0,15, mas pode variar entre 0,05 a 0,25. Muitas vezes especificado em porcentagem. Reteno de slidos (g ou Eg) a frao volumtrica de slidos. Reteno de lquidos (g ou Eg) a frao volumtrica de lquidos Velocidade superficial (cm/s): a relao entre a vazo volumtrica de determinada fase e a rea da seo transversal da coluna. Bias (B): a frao residual da gua de lavagem adicionada no topo da coluna que flui atravs da seo de limpeza. Operacionalmente quantificada pela diferena as vazes volumtricas de polpa da frao no flotada e da alimentao. Convencionou-se que o bias ser positivo, quando este fluxo residual se deslocar para baixo, ou seja, a vazo da gua de lavagem ser suficiente para substituir a gua de alimentao na frao e promover o deslocamento de uma frao de gua nova para a base da coluna. O bias (bias superficial - jb) pode ser estimado atravs da diferena entre as vazes volumtricas da frao no flotada(QT) e a vazo volumtrica da alimentao (QF): jb = QT - QF Valores de B de 0,05 a 0,15 so tipicamente recomendados. O bias tambm pode ser calculado atravs da diferena entre a vazo de gua de lavagem e de gua no flotado. Capacidade de carregamento (g/min.cm2) : a vazo mssica mxima de slidos que pode ser descarregada por rea de transbordo da coluna. Existem trs diferentes capacidades de carregamento:____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 50

Concentrao ____________________________________________________________

A massa mxima de transbordo que uma coluna pode produzir, Comumente

especificada em gramas de slidos por rea de seo transversal da coluna por minuto (Ca). Um valor terico pode ser estimado em Ca = 0,05 D80 s. O mximo de slidos flotados por unidade de ar (Cg) g/cm3 A massa mxima de polpa que pode ser transportada pela borda da coluna (Cl). Capacidade de transporte (g/min.cm2) : a vazo mssica de slidos descarregada por rea de transbordo da coluna em uma dada condio operacional. Capacidade de carga (g/min.cm3): a capacidade mssica mxima de slidos flotada por unidade volumtrica de ar. Conveno de fluxos: so definidos como positivos os fluxos descendentes de slidos e de gua e o fluxo ascendente de ar.

7.1. Parmetros de operaoOs principais parmetros de operao do processo de flotao em coluna so: Jsl (velocidade da polpa cm/s): igual a vazo do underflow pela rea da coluna.Valores encontrados na operao de circuitos de flotao em coluna variam de 0,5 a 2,0 cm/s Jg (velocidade superficial do ar cm/s): igual a vazo de ar calculada no topo da coluna pela rea da coluna. Valores encontrados na operao de circuitos de flotao em coluna variam de 1,0 a 2,5 cm/s Jw ( velocidade superficial da gua de lavagem cm/s): a vazo da gua de lavagem pela rea da coluna. Valores encontrados na operao de circuitos de flotao em coluna variam de 0,1 a 0,5 cm/s Jb ( velocidade do Bias cm/s): igual ao Bias pela rea da coluna. Ca ( taxa de transporte g/min/cm2): igual a vazo de slidos para o overflow, por unidade de rea da coluna. Gs Hold-up ( %): igual a frao volumtrica ocupada pelo ar na zona de coleta. Diferena de lavagem: igual ao volume de gua na alimentao subtrado do volume de gua no rejeito. Assume-se que qualquer parcela de gua de lavagem acrescida alm desta quantidade fluir para o transbordo. gua de Lavagem: A gua de lavagem ( Jw) a gua acrescentada para limpeza da zona de espuma. Em operao de bias positivo, este Jw forma tanto o lquido de transbordo (Jo) como o bias (Jb)____________________________________________________________ Curso Tcnico de Minerao 51

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Alm destas podem ser enumeradas : Tempo de residncia Tamanho das bolhas. Altura da camada de espuma. Vazo de ar OBS: A remoo do undeflow da coluna de flotao controlada em uma taxa volumtrica maior que a da polpa de alimentao. Esta diferena corresponde ao Bias, que a parcela da gua de lavagem que atravessa a interface polpa/espuma. O Bias pode ser estimado pela relao entre as vazes volumtricas do underflow e da alimentao. Normalmente esta relao da ordem de 110%, ou seja, a vazo de polpa do underflow aproximadamente 1.1 vezes a vazo da polpa da alimentao nova.


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Concentração SENAI