Etapas e Equipamentos do Tratamento de Minério

7/29/2019 Etapas e Equipamentos do Tratamento de Minrio

1/50

CURSO DE ESPECIALIZAO EM

ENGENHARIA DE RECURSOS MINERAIS - CEERMIN

MONOGRAFIA

Principais Etapas do Tratamento de Minrios

Itabirticos do Quadriltero Ferrfero

Aluno: Diego Henrique Oliveira Ferreira

Orientador: Luiz Cludio Monteiro Montenegro

Junho / 2011


2/50

Diego Henrique Oliveira Ferreira

Principais Etapas do Tratamento de Minrios

Itabirticos do Quadriltero Ferrfero

Monografia apresentada UniversidadeFederal de Minas Gerais, como requisitoparcial para obteno do ttulo de Ps-Graduao em Engenharia de RecursosMinerais.

Professor orientador: Luiz CludioMonteiro Montenegro.

Junho / 2011


3/50

DEDICATRIA

Aos meus queridos e amados pais Mary e Osvaldo.

minha querida e amada irm Mayara.


4/50

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Universidade por proporcionar-me condies adequadas para realizao

deste trabalho.

Ao meu orientador, professor Luiz Cludio Monteiro Montenegro, pela dedicao,

entusiasmo, esclarecimentos e idias relevantes.

Aos demais professores do curso de especializao pelo comprometimento,

generosidade e oportunidade de aprender.

Aos meus familiares e amigos sempre presentes em minha vida.


5/50

SUMRIO

1. INTRODUO .......................................................................................................... 7

2. OBJETIVO E RELEVNCIA .................................................................................. 8

3. REVISO BIBLIOGRFICA .................................................................................. 9

3.1. Geologia ................................................................................................................ 9

3.1.1. Geologia do Minrio de Ferro ......................................................................... 9

3.2. Mineralogia ......................................................................................................... 11

3.2.1. Mineralogia do Minrio de Ferro .................................................................. 11

3.2.2 Minerais de Ganga ......................................................................................... 14

3.3. Tratamento de Minrio de Ferro ..................................................................... 16

3.3.1. Fragmentao ................................................................................................ 16

3.3.1.1. Britagem ................................................................................................. 19

3.3.1.2. Moagem .................................................................................................. 22

3.3.2. Granulometria - Separao por Tamanho ..................................................... 24

3.3.2.1. Peneiramento Industrial .......................................................................... 25

3.3.2.2. Classificao em Meio Fluido ................................................................ 27

3.3.3. Concentrao ................................................................................................. 28

3.3.3.1. Separao Magntica .............................................................................. 29

3.3.3.2. Concentrao Gravtica .......................................................................... 31

3.3.3.3. Flotao .................................................................................................. 33

3.3.4. Separao Slido - Lquido ........................................................................... 36

3.3.4.1. Espessamento ......................................................................................... 36

3.3.4.2. Filtragem ................................................................................................. 38

3.3.5. Principais Equipamentos Utilizados.............................................................. 40

4. CONCLUSES ......................................................................................................... 43

5. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................. 44

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... 45


6/50

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Coluna estratigrfica do Quadriltero Ferrfero. ...................................... 10

Figura 2 Esquema de fratura por compresso.. ....................................................... 17

Figura 3 Esquema de fratura por impacto.. .............................................................. 17

Figura 4 Esquema de fratura por cisalhamento.. ...................................................... 18

Figura 5 Estgio de fragmentao. ............................................................................. 18

Figura 6 Estgio de separao por tamanho .............................................................. 24

Figura 7 Estgio de concentrao ............................................................................... 28


7/50

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Fluxograma dos principais equipamentos utilizados .................................41

Tabela 2 Descrio dos principais equipamentos utilizados .....................................42


8/50

RESUMO

A indstria de minerao de ferro tem a exigncia de fornecer concentrados dentro das

especificaes da indstria metalrgica. Entretanto as principais jazidas de minrios de

ferro existentes no Quadriltero Ferrfero mostram uma presena cada vez maior de

itabiritos. Assim existe uma tendncia em beneficiar minerais de ferro com liberao

em faixas granulomtricas cada vez mais finas e com menor teor de ferro total. Portanto

a indstria mineral deve adequar as principais tcnicas, metodologias e equipamentos

empregados hoje para atender a este novo desafio encontrado nas jazidas de minrios de

ferro.

O presente trabalho tem como objetivo uma breve reviso das principais etapas do

tratamento de minrios de ferro.

As descries das etapas de britagem, moagem, classificao, concentrao e separao

slido-lquido utilizadas no beneficiamento de minrios finos de ferro foram feitas a

partir de citaes e referncias encontradas na literatura.

A utilizao e seleo correta dos equipamentos propicia ao setor um maior

aproveitamento dos itabiritos.


9/50

ABSTRACT

The iron mining industry has the requirement to provide concentrates within the

specifications of the metallurgical industry. However the major deposits of iron ore

existing in Quadriltero Ferrfero show an increased presence of itabirites. So there is a

tendency to treat ores with a liberation degree only achievable in a very fine particle

size and also with low iron content. The mining industry must adapt its main

techniques, methods and equipment applied nowadays to attain this new challenge in

the iron ore deposits.

This paper aims to briefly review the main stages of iron ores processing.

The descriptions of the stages of crushing, grinding, classification, concentration and

solid-liquid separation applied in the beneficiation of fine iron ore were made from the

citations and references found in the literature.

The correct selection and use of equipment makes possible for the mining industry an

adequate itabirite beneficiation.


10/50

7

1. INTRODUO

A indstria de minerao de ferro tem por compromisso fornecer concentrados dentro

das especificaes da indstria metalrgica. No entanto, as principais jazidas de

minrios de ferro existentes no Quadriltero Ferrfero mostram uma presena cada vez

maior de itabiritos. Assim existe uma tendncia em beneficiar minerais de ferro com

liberao em faixas granulomtricas cada vez mais finas e com menor teor de ferro

total. As novas jazidas de minrios de ferro demandam equipamentos com maior

capacidade de processamento e que sejam capazes de processar minrios cada vez mais

finos.

Portanto o objetivo do presente trabalho fornecer aos profissionais do setor uma breve

reviso das principais etapas do tratamento de minrios de ferro. Embora o trabalho

contemple os principais equipamentos, um destaque especial ser dado aos

equipamentos mais adequados para o beneficiamento de minrios de ferro de baixo teor

e com liberao em faixas granulomtricas mais finas.


11/50

8

2. OBJETIVO E RELEVNCIA

O presente trabalho tem como objetivo mostrar as principais etapas do tratamento de

minrios de ferro.

A permanncia da indstria mineral no Quadriltero Ferrfero est intimamente ligada a

sua capacidade de processar minrios itabirticos. Assim um destaque especial ser dado

aos equipamentos mais adequados para o beneficiamento de minrios de ferro de baixo

teor e com liberao em faixas granulomtricas mais finas.


12/50

9

3. REVISO BIBLIOGRFICA

3.1. Geologia

Neste capitulo feito uma abordagem breve, da geologia dos minrios de ferro.

3.1.1. Geologia do Minrio de Ferro

Os minrios de ferro ocorrem em formaes geolgicas denominadas formaes

ferrferas. Estudos de James (1954) e Gross (1965) definem formaes ferrferas (IF,

Iron Formation) como uma rocha sedimentar, com origens qumicas, acomodadas ou

laminadas, possuindo minerais de ferro, sem ou com intercalaes de quartzo ou

carbonato.

As formaes ferrferas bandadas, conhecidas tambm como BIFs (Banded Iron

Formation), so denominadas por James (1954) como rochas bandadas ou laminadas,

com camadas submilimtricas, centimtricas ou mtricas, que constituem intercalaes

de camadas compostas de minerais de ferro, principalmente xidos (hematita,magnetita) e de chert (quartzo) e/ou carbonatos e/ou silicatos de origem sedimentar,

diagentica ou seus equivalentes metamrficos.

O metamorfismo um processo que pode gerar o enriquecimento das BIFs, por

metassomatismo. O metassomatismo proveniente das solues hidrotermais que

trocam o chert (quartzo) por xidos de ferro (hematita, magnetita), formando uma rocha

compacta muito rica em ferro. Os minrios de origem metassomtica somajoritariamente constitudos por hematita de granulao da ordem de 20m. O grau de

metamorfismo pode ser estabelecido a partir da presena de minerais (cloritas, micas,

anfiblios, apatita, sericita, biotita, abeta) e tambm pelos tamanhos de gros de

quartzos, Vianna (1993).


13/50

10

As formaes ferrferas bandadas que ocorrem no Quadriltero Ferrfero so ilustradas

pela coluna estratigrfica mostrada na figura 1.

Figura 1 Coluna estratigrfica do Quadriltero Ferrfero. Alkmim e Marshak

(1998).


14/50

11

3.2. Mineralogia

3.2.1. Mineralogia do Minrio de Ferro

Hematita

Mineral de ferro de maior significncia para a cadeia minero-metalrgica, cristaliza-se

no sistema hexagonal. A hematita tem o hbito de apresentar estrutura, lamelar,

especular, terrosa, de cristais tabular ou granular, entre espessos e delgados, placas

agrupadas em forma de roseta, configurao botrioidal e reniforme, gros equiaxiais,

pseudomorfa segundo magnetita (variedade martita).

Os cristais possuem um brilho metlico azul do ao, conhecido por hematita especular

e hematita lamelar, j hematita terrosa apresenta brilho opaco, as textura podem variar

de compacta a porosa.

Em termos qumicos a hematita reconhecida como Fe2O3 puro, com 69,94% de ferro e

30,06% de oxignio. Apresenta dureza 5,5 a 6,5. Densidade 5,26g/cm3

, Santos (2002),Fontenelle (1994) e Dana (1984).

Magnetita

Mineral de ferro, com estrutura atmica da espinla (xido duplo) caracterizado pela

presena de quantidades menores de mangans, magnsio, zinco, alumnio, cromo e

titnio. Mineral fortemente magntico, brilho submetlico, cor preta com tons variadosde marrom ou cinza, azul do ao em partes intemperizadas, opaca em lmina delgada.

Aparece cinzenta ou apresenta tons creme a rosados, e tem refletividade moderada

quando analisado por microscopia de luz refletida. Apresenta granulao mdia,

comumente muito mais grossa que o quartzo, hematita e silicatos de ferro, presentes no

mineral. Cristaliza-se no sistema isomtrico, classe hexaoctadrica. Ocorre como

cristais de hbito octadrico, em camadas que se alteram com camadas silicosas nas

formaes ferrferas.


15/50

12

A oxidao (pela adio de O2) a baixa temperatura, frequentemente relacionada

lixiviao (enriquecimento supergnico) ou movimento do lenol d'gua, usualmente

converte o cristal de magnetita a gros de hematita, conservando a morfologia

octadrica da magnetita. Essa forma de hematita denominada martita (hematita

porosa), possuindo caractersticas de lamelas de hematita entrelaadas (estrutura em

trelia), que , portanto, pseudomorfa da magnetita. A martitizao um processo muito

comum de formao de minrio e usualmente associada disseminao das formaes

ferrferas bandadas, na produo dos minrios hematticos e/ou hematita marttica

(- Fe2O3).

Em termos qumicos a magnetita reconhecida como Fe3O4 puro, com 72,4% de ferro e

27,6% de oxignio. Apresenta dureza 6,0. Densidade 5,2g/cm3, Santos (2009), Souza

(2005), Santos (2002), Fontenelle (1994), Vianna (1993) e Dana (1984).

Maghemita

um mineral de ferro resultante da alterao durante o enriquecimento metassomtico

ou supergnico da magnetita.

Cristaliza-se no sistema cbico. Estrutura atmica da espinla com deficincia de ferro.

Ocorre na forma de massas amarronzadas, podendo ser tambm preta-azulada. Quando

observada ao microscpio de luz refletida, apresenta uma cor branca a azul acinzentado,

com refletividade moderada. Inverte-se para hematita por aquecimento, a uma

temperatura de 200oC a 700oC.

Em termos qumicos o produto final referente oxidao (pela perda de Fe2+) da

magnetita (Fe2O3) a maghemita, reconhecida como Fe8/3 1/3O4 ou Fe2O3 . Apresenta

dureza 5,0. Densidade 4,4g/cm3, Santos (2002)

Goethita

Mineral de ferro mais comum nas jazidas, se forma de modo tpico, sob condies de

oxidao, como produto do intemperismo. Forma-se tambm por precipitao direta

inorgnica ou biognica, a partir de guas meterica e marinha.


16/50

13

Cristaliza-se no sistema ortorrmbico, com cristais aciculares, reniformes, macios,

estalactticos e na forma de agregado fibrosos radiais, laminada. Possui brilho

adamantino a opaco, podendo ser sedoso em algumas variedades finas, escamosas ou

fibrosas. A cor varia de castanho amarelado a castanho escuro, trao castanho

amarelado. Detectvel por difrao de raios-X.

As cavidades dos minrios de ferro so frequentemente preenchidas com uma fina

camada de goethita, que apresenta bandeamento coloforme ou mamilar. Essas camadas

sugerem deposio coloidal (tipo gel) e essa estrutura conhecida como goethita

metacoloidal. A origem coloidal da maior parte da goethita presente nos minrios de

ferro responsvel por importantes relacionamentos geoqumicos. Podendo conter

quantidades significativas de mangans acima de 5,0%.

Em termos qumicos a goethita reconhecida como FeO.OH puro, com 62,9% de ferro,

27,0% de oxignio e 10,1% de gua. O mangans pode estar presente em quantidades

acima de 5,0%. Apresenta dureza 5,0 a 5,5. Densidade 4,4g/cm3 e at 3,3g/cm3 quando

impura, Santos (2009), Souza (2005), Santos (2002), Fontenelle (1994), Vianna (1993)

e Dana (1984).

Goethita-Terrosa ou Limonita

As principais referncias tratam a Goethita-Terrosa e a Limonita (usado como termo de

campo) como sendo de caracteres igual, de mesma estrutura, idnticas entre si.

formada em gros altamente intemperizados, sendo produto da alterao de xidos,

sulfetos e silicatos de ferro. Ocorre como minrio de ferro, em formas macias, comocrosta, como preenchimento de cavidades estalactticas e como capeamento de rochas,

sendo um anfiblio.

Podem ser consideradas como hidrxidos de ferro hidratados, de aspecto terroso, de

granulao extremamente fina, de baixa cristalinidade ou amorfos, de cor amarela,

castanha, castanha alaranjada a negra amarronzada, ocasionalmente tem aspecto vtreo.

Difcil deteco por difrao de raios-X


17/50

14

Em luz transmitida (microscpio tico), amarela, com tonalidades de marrom a

vermelha, sendo amarronzada em luz refletida, podendo-se apresentar tambm com cor

cinza.

Em termos qumicos a goethita-terrosa ou limonita reconhecida como FeO.OH.nH2O.

Apresenta dureza 5,0 a 5,5. Densidade 3,6g/cm3 a 4,0g/cm3, Souza (2005), Santos

(2002), Fontenelle (1994) e Vianna (1993).

3.2.2 Minerais de Ganga

Quartzo

Mineral de ganga mais comum dos minrios de ferro. um componente importante nas

rochas gneas e metamrficas. A desintegrao das rochas gneas que o contem, produz

gros de quartzo, que ao se acumularem, formam a rocha denominada arenito.

Est presente na forma de cristais prismticos, com romboedros em suas pontas, dando

um efeito de bipirmide hexagonal. Pode apresentar fratura conchoidal. Brilho vtreo,em algumas espcies gordurosas. Geralmente transparente ou branco mas

frequentemente colorido por impurezas, apresentando diferentes variedades. Possui

uma extrema resistncia ao ataque qumico e fsico.

Durante a anlises qumicas podem apresentar pequenas quantidades de outros xidos,

que so geralmente devidos a pequenas incluses de outros minerais ou a lquido que

preenchem cavidades no seu interior. Entre todos os minerais, o quartzo um compostoqumico de pureza quase completa e freqentemente possui propriedades fsicas

constantes.

Em termos qumicos o quartzo reconhecido como SiO2 puro, com 46,7% de silcio e

53,3% de oxignio. Apresenta dureza 7,0. Densidade 2,65g/cm3, Souza (2005), Santos

(2002), Vianna (1993) e Dana (1984).


18/50

15

Caulinita

Mineral argiloso. Forma-se principalmente por processos de alterao hidrotermal ou

meteorizao (intemperismo) de silicatos de alumnio. Muitas vezes podem estar

associados ao quartzo, xidos de ferro, pirita, siderita, moscovita e outros minerais

argilosos.

Cristaliza-se no sistema triclnico. Comumente tem brilho terroso, podendo suas placas

de cristal apresentar brilho nacarado. Sua cor branca, muitas vezes colorida

variadamente pelas impurezas. Ocorre usualmente como massas argilosas, compactas

ou friveis.

Em termos qumicos a caulinita reconhecida como Al2Si2O5(OH)4 puro, com 39,5% de

alumina, 46,5% de slica e 14,0% de gua. Apresenta dureza 2,0 e densidade 2,6g/cm3,

Souza (2005), Santos (2002), Vianna (1993) e Dana (1984).

Gibbsita

Importante portador de alumnio. Ocorre atravs de processo supergnico (precipitadocoloidal), usualmente forma-se sob condies climticas subtropicais a tropicais, por

intemperismo prolongado e lixiviao da slica de rochas portadoras de alumnio.

Resulta da dessilicificao de argilas.

Cristaliza-se no sistema monoclnico, classe prismtica. Seu brilho usualmente vtreo,

as placas de cristal so de brilho nacarado. Possui colorao incolor e branca em

diversos tons. Transparente a translcido. Insolvel, assume a cor azul quando umedecida com nitrato de cobalto e posteriormente aquecida (alumnio).

Em termos qumicos a gibbsita reconhecida como Al(OH)3 puro, com 65,43% de

alumina e 34,47% de gua. Apresenta dureza de 2,5 a 3,0. Densidade 2,3g/cm3 a

2,4g/cm3, Souza (2005), Vianna (1993).


19/50

16

3.3. Tratamento de Minrio de Ferro

O termo tratamento de minrio de ferro corresponde ao processamento e beneficiamento

de rochas portadoras de ferro.

O arranjo deste processo deve ser flexvel, podendo ter diversas configuraes, sempre

respeitando as caractersticas fsicas e qumicas dos minrios.

Os minrios de alto teor so usualmente tratados em etapas de fragmentao,

classificao por tamanho, espessamento e filtragem.

Os minrios de baixo teor e com uma granulometria mais grossa devem ser tratados em

etapas de britagem, moagem, classificao por tamanho, concentrao gravtica e

flotao. J os minrios com uma granulometria natural mais fina utilizam na

concentrao os separadores magnticos de alta intensidade a mido e a flotao

catinica.

3.3.1. Fragmentao

A fragmentao dos blocos pode ser considerada como uma etapa de desmonte de

rocha, operao realizada na lavra de mina. A reduo posterior do tamanho das

partculas pode ser considerada como etapa de tratamento de minrios, sendo aplicada

em usinas e testes em bancada. O sistema pode constituir as operao de britagem e

moagem.

A fragmentao pode ser exercida atravs de trs diferentes mecanismos envolvendo a

energia mecnica. A compresso, o impacto e o cisalhamento so mecanismos

determinantes para a tomada de deciso e determinam a aplicao dos equipamentos de

britagem e moagem, Arajo (2007) e Kelly e Spottiswood (1982).

A compresso fornece duas superfcies que trabalham em coordenao, com

movimentos de mesmo sentido e se caracteriza em comprimir partculas. A energia

mecnica, torque do equipamento aplicado de forma mais lenta, podendo ser

gradativamente aumentada ou diminuda. O resultado do trabalho pode demonstrar


20/50

17

fragmentos pequenos, o tamanho das partculas resultantes prximo ao da partcula

original. A figura 2 ilustra a fragmentao por compresso.

Figura 2 Esquema de fratura por compresso. Kelly e Spottiswood (1982).

O impacto fornece uma massa que gera uma fora, energia cintica, quando trabalhada

esta fora aplicada muito superior resistncia do bloco e da partcula. O resultado

deste choque de massa apresenta um grande nmero de partculas em uma ampla faixa

granulomtrica. Este mtodo apresenta maior eficincia energtica, sua aplicao mais

restrita aos materiais menos abrasivos (substncias muito duras). A figura 3 ilustra a

fragmentao por impacto.

Figura 3 Esquema de fratura por impacto. Kelly e Spottiswood (1982).

O cisalhamento (abraso) trabalhado com massas abrasivas, fornece duas superfcies

que trabalham com movimentos de sentido contrrio. As partculas so colocadas entre

as superfcies. A fora aplicada deve ser suficiente para provocar a fratura em toda a

partcula. O resultado deste trabalho gera pequena diminuio da partcula original e a

gerao de partculas finas. A figura 4 ilustra a fragmentao por cisalhamento.


21/50

18

Figura 4 Esquema de fratura por cisalhamento. Kelly e Spottiswood (1982).

Estes mecanismos esto presentes em vrias operaes e geram distribuio

granulomtrica caracterstica para cada situao como ilustrado na figura 5.

Desmonte de Rocha

Britagem Primria

BritagemSecundria

MoagemPrimria

MoagemSecundria

0,02 mm 90 mm 200 mm 800 mm 1600 mmGranulometria

Figura 5 Estgio de fragmentao.


22/50

19

3.3.1.1. Britagem

Os britadores so considerados uma etapa mais que essencial para o tratamento de

minrios. Trabalham em uma faixa granulomtrica superior de metros ao centmetro.

Sua aplicao dividida em britagem primria e britagem secundria.

A britagem primaria consiste na aplicao de primeiro estgio, recebendo o material

proveniente da mina, run of mine (ROM). Em alguns momentos especiais o britador

primrio pode ser remanejado da usina para a mina, caracterizando-se como um britador

mvel. Os equipamentos de britagem primria podem ser divididos em britadores de

mandbulas, britadores giratrios e britadores de impacto, Araujo (2007).

Os britadores de mandbula devem ser constitudos de duas superfcies, sendo uma fixa

e outra mvel. O britador convencional trabalha com a alimentao feita a partir de uma

abertura de alimentao fixa e uma abertura de sada varivel. O material a ser

alimentado fragmentado pela aproximao e pelo afastamento da placa mvel, com

uma rotao de aproximadamente 100rpm a 300rpm, potncia de 2,25kW a 225kW.

No h restrio abrasividade da alimentao, tem top size alto para lamelas e gera umgrau de reduo de 5/1. A alimentao nominal realizada entre 500mm a 1500mm,

possui capacidade de produo baixa a mdia, com valores iguais ou menores que

1.000t/h. O britador pode ser projetado e construdo com um ou dois eixo.

Os britadores de um eixo sofrem uma solicitao mecnica maior e apresentam maior

desgaste das placas e geram mais finos. Entretanto sua capacidade de alimentao

maior e assim pode ser empregado no beneficiamento de material pobre.

Os britadores giratrios devem ser constitudos de duas superfcies, uma interna e outra

externa. A superfcie interna possui um vrtice para cima, trabalha em um movimento

circular, aproximando e afastando da superfcie fixa, com rotao de 85rpm a 150rpm.

A superfcie externa formada por um tronco de cone fixo com vrtice para baixo.

Sua capacidade de produo aproximadamente mdia a alta com valores iguais ou

maiores que 1.000t/h. Sua potncia de 5kW a 750kW, no possui restrio ao material

a ser alimentado e gera uma reduo de 8/1. A alimentao nominal realizada entre


23/50

20

1000mm a 1600mm. Trabalha durante todo o ciclo de fragmentao, podendo receber a

alimentao direta de caminhes, dispensando o uso de alimentadores.

Os britadores de impacto Barmac so constitudos de um conjunto de peas que fazem

com que uma parte do material se choque com o material alimentado, de forma a jogar

as partculas de encontro a uma placa fixa, localizada dentro de uma cmara.

A energia mecnica preponderante, via impacto, produzida por um rotor que gira a

uma rotao de 500rpm a 3.000rpm, com potncia de 11kW a 450kW. Caracteriza por

alta produo de finos e alto grau de reduo, 40/1. A alimentao nominal realizada

entre 200mm a 800mm, possui capacidade de produo baixa, menor que 1.000t/h. A

abrasividade da alimentao deve ser tal que a soma de slica mais xidos metlicos seja

menor que 15%.

bom ressaltar que os britadores de impacto apresentam restries quanto utilizao

de materiais abrasivos, devido ao nvel de desgaste dos martelos.

A britagem secundria apresenta parmetros granulomtricos de alimentao inferiores 15cm, a operao pode ser realizada a seco, desta forma o equipamento

caracterizado como sendo mais leve, Araujo (2007).

A britagem secundria pode trabalhar com, britadores de impacto e/ou britadores

cnicos. Os britadores de impacto tm a mesma funo, trabalham de forma semelhante

aos primrios e tambm apresentam alto grau de reduo, 40/1.

J os britadores cnicos apresentam semelhana aos britadores giratrios. Normalmente

so mais utilizados na britagem secundria devido granulometria de alimentao ser

mais fina, entre 200mm a 500mm, possui capacidade de produo alta, maior que

1.000t/h. Possui a superfcie de fragmentao com ngulo menor de inclinao.

Trabalham gerando um grau de liberao em torno de 3/1 a 7/1.

A cominuio a operao ou o conjunto de operaes que envolvem a britagem e

moagem. As etapas relatadas anteriormente, s sero realizadas, mediante a atuao da

energia mecnica.


24/50

21

A energia exercida no processo tem por objetivo fraturar o material de interesse. Bond

(1952) ressaltou a energia aplicada e o tamanho das partculas obtidas. Sabia ele que o

trabalho aplicado proporcional ao comprimento das fissuras iniciais que se

desenvolvem no fraturamento. A teoria de Bond aplicada, com fatores de correo,

para o dimensionamento dos moinhos de barras e bolas. A energia consumida na

reduo do tamanho das partculas proporcional rea da nova superfcie produzida e

pode ser representada da seguinte forma.

=

FPWiE

11

10

assim:

E = energia aplicada (kWh/tonelada curta).

Wi= energia necessria fragmentao desde um tamanho infinito at 80% passante em

100m (kWh/tonelada curta).

F = abertura em malha quadrada que deixa passar 80% da alimentao (m).

P = abertura em malha quadrada que deixa passar 80% do produto (m).

O grau de reduo do material calculado de acordo com a seguinte expresso.

80

80

P

F

GR =

assim:

GR = grau de reduo

F80 = abertura que deixa passar respectivamente 80% da alimentao.

P80 = abertura que deixa passar respectivamente 80% do produto.


25/50

22

3.3.1.2. Moagem

A moagem trabalha com grau de liberao na faixa do centmetro ao micrmetro. Os

moinhos so construdos em forma de cilindros rotativos. O trabalho de fragmentao

dos materiais realizado a partir de adio dos corpos moedores ou mesmo do material

a ser modo.

Os moinhos de bolas tem como carga moedora mais frequente as bolas de ao ou ferro

fundido. Os moinhos podem tambm trabalhar com corpos de geometrias cnicas

(cylpebs). Estes tipos de moinhos com cylpebs so utilizados na moagem fina.

Geneticamente a configurao de construo um moinho pode ser com descarga por

overflow ou por diagrama.

A descarga por overflow pode proporcionar a passagem da carga moedora. Para evitar

este fato necessrio colocar alguns dispositivos de bloqueio. A sua alimentao

caracteriza-se por receber materiais menores que 15mm e deve trabalhar com volume de

carga entre 35% a 45%.

A descarga por diagrama usada em alimentaes mais grosseiras ou para minimizao

da produo de finos. Por isto possui maior quantidade de corpos moedores em seu

interior, Araujo (2007) e Montenegro (2010).

Os moinhos podem exercer tambm a moagem semi-autgena e autgena. Os moinhos

semi-autgenos e autgenos so especialmente indicados para o trabalho com material

que apresente dificuldade na britagem ou no peneiramento a mido. A fragmentaoocorre pela ao do prprio minrio, moagem autgena. A moagem semi-autgena

fragmenta o minrio com ajuda de cargas moedoras de forma a processar as partculas

finas. Os moinhos utilizam uma grelha de ao ou borracha para segurar os corpos

moedores e as partculas maiores. As partculas menores vo para baixo, como material

passante.

A moagem autgena a cominuio de material num moinho rotativo, posicionado

horizontalmente. O sistema utiliza o prprio minrio como corpos moedores,

mecanismo para uma possvel aplicao em minrio de ferro.


26/50

23

A moagem autgena e semi-autgena usada quase que em sua totalidade para

minrios sulfetados. Seria muito interessante verificar a aplicabilidade deste tipo de

moagem para os minrios de ferro brasileiros. Como este tipo de moagem tem custo

operacional alegadamente mais baixo do que a moagem de bolas e os moinhos

autgenos e semi-autgenos tm capacidades elevadas, essa opo de uso poderia ser de

grande valia para as mineradoras.

Os moinhos autgenos normalmente so aplicados em primeiro estgio, moagem

primaria. Um importante aspecto a comparar entre os moinhos autgenos e os outros o

consumo energtico, pouco superior em comparao aos moinhos convencionais. Os

moinhos autgenos so aplicveis a minrios que produzem blocos competentes, que

no degradam facilmente. Podem utilizar grandes pedaos de rocha como corpos

moedores ou ainda utilizar rochas de tamanhos intermedirios. O equipamento trabalha

com alimentao nominal de 200mm e capacidade de 3.500t/h, Beraldo (1987), Gupta e

Yan (2006).

A moagem semi-autgena (semi-autogenous grinding - SAG) consiste na cominuio de

material num moinho rotativo que utiliza o material de alimentao, acrescido de ummeio suplementar de moagem. Normalmente so utilizadas bolas de ao em at 10% do

volume nominal. Os moinhos semi-autgenos tm aplicao semelhante s dos moinhos

autgenos. Os moinhos semi-autgenos so preferidos por possuir menor sensibilidade

ante as variaes das caractersticas dos minrios. Este moinho gera menor consumo

energtico em relao aos moinhos convencionais. O equipamento trabalha com

alimentao nominal de 200mm e capacidade de 5.000t/h, Beraldo (1987), Gupta e Yan

(2006).

Os moinhos de Rolo de Alta Presso (High Pressure Grinding Rolls- HPGR) trabalham

gerando a compresso das partculas dos minrios, envolvendo as partculas individuais,

apertado-as entre superfcies convergentes de rolos. O mecanismo responsvel pela

reduo de tamanho das partculas atravs da compresso. capaz de causar a quebra

do minrio atravs da presso exercida pelos rolos de at 300MPa. A alimentao deve

ser menor que 90mm e capacidade de 10t/h a 2.000t/h. Normalmente considera-se que o

tamanho mximo de partculas que seria fisicamente comprimido pelos rolos seja

aproximadamente 1,75 vezes o tamanho da abertura de operao, Gupta e Yan (2006).


27/50

24

J o equipamento Vertimill,que trabalha verticalmente capaz de processar minrios

finos, recebendo alimentao de at 6,0mm e moer produtos menores do que 0,02mm.

O moinho possui dimenses padronizadas cuja potncia varia de 15HP (11kW) a

3000 HP (2240 kW). Seu funcionamento consiste de uma hlice de rosca dupla, suspensa,

que agita os corpos moedores. Na parte externa, uma bomba de reciclagem predetermina a

acelerao ascendente que provoca a classificao das partculas finas na parte superior do

corpo do moinho. Essa pr-classificao e a remoo do material de determinada

granulometria na alimentao reduzem a remoagem e aumenta a eficincia da operao,

Metso (2011).

Os moinhos podem ter aplicao durante a moagem secundria e terciria,

proporcionando um aumento no grau de liberao das partculas finas ou adequao do

tamanho s necessidades do processo subsequente.

3.3.2. Granulometria - Separao por Tamanho

Os equipamentos de separao por tamanho so aqueles que possibilitam separar o

minrio em diferentes faixas granulomtricas como ilustrado na figura 6.

Peneiramento Industrial

Classificao em Meio Fluido

37 m 44 m 800 m 250.000 mGranulometria

Figura 6 Estgio de separao por tamanho.


28/50

25

3.3.2.1. Peneiramento Industrial

O peneiramento industrial tem como desafio trabalhar com grande capacidade de

processamento e ao mesmo tempo com partculas cada vez mais finas.

Os equipamentos de peneiramento so aplicados com faixas de tamanho entre 37m at

cerca de 250.000m, podendo trabalhar a seco ou a mido. Quando o peneiramento

feito via mido, trabalha em geral com partculas finas ou que aglomeram facilmente a

frio. O peneiramento consiste essencialmente em processar o material, gerando dois

produtos: o undersize (material passante) e o oversize (material retido). As peneiras tm

como principal funo adequar e controlar a granulometria do material. O peneiramento

a mido empregado com a finalidade de remover partculas finas. So utilizados jatos

de gua atravs de bicos instalados em tubos transversais com presso entre 1atm a

3atm. A superfcie das peneiras pode ser construda de ao, borracha e poliuretano,

Galery (2007).

As aberturas so identificadas em escala de polegada linear denominada por malha ou

mesh. A peneira de 35 mesh ter 35 aberturas em 1 polegada linear. Na prtica emprega-se uma srie de aberturas em escala de milmetros e micrmetros. A determinao das

faixas de tamanho das partculas, anlise granulomtrica, feita por meio de uma srie

de peneiras. Est srie pode ser definida com a seguinte equao, Brando (2007).

n

on raa =

onde:

an = abertura de ordem n.

ao = abertura de referncia ou base de escala (ao = 1mm).

r = razo da escala (relao constante entre duas aberturas sucessivas (r=2 = 1,414).

Gaudin (1939) definiu a relao de tamanho das partculas atravs da passagem do

material por aberturas de forma geomtrica conhecida definindo o material comopassante ou no passante.


29/50

26

A eficincia do peneiramento diretamente relacionada com a qualidade da separao.

A eficincia de peneiramento relativa ao material passante :

100)/(

)/(x

httericopassante

htrealpassanteE

p =

onde:

Ep = eficincia do peneiramento.

A Peneira Vibratria Horizontal realiza a operao de forma a estratificar o material e a

transport-lo. As partculas so movimentadas na superfcie da peneira, de forma linear.

O material transportado com uma velocidade de 12m/min a 18m/min.O equipamento

trabalha com alimentao nominal de 250m a 100.000m e uma capacidade de

4m/h/m a 100m/h/m, Galery (2007).

A Peneira Vibratria Inclinada produz movimento vibratrio com frequncia entre

700rpm a 1.000rpm. A frequncia varia de acordo com o ngulo de inclinao da

superfcie da peneira. O grau de inclinao varia de 15 a 35, podendo ter mltiplas

inclinaes. As partculas movimentam na superfcie de forma circular em uma posio

vertical. So transportadas com uma velocidade de 18m/min a 36m/min. A permanncia

durante o leito menor.O equipamento trabalha com alimentao nominal de 250m a

100.000m e uma capacidade de 4m/h/m a 100m/h/m, Galery (2007).

As Peneiras de Alta Frequncia possuem mecanismo de vibrao eletromagntica,

trabalham de forma inclinada e so alimentadas no topo do equipamento. So projetadaspara fornecer maior eficincia na capacidade de produo. Possuem vibrao agressiva

aplicada diretamente na peneira, o que gera a maior capacidade e processamento das

partculas finas. As peneiras podem ser constitudas de decks simples, duplos ou triplos. So mais recomendadas no tratamento dos minrios finos.O equipamento trabalha em

geral com alimentao nominal de 37m a 100m, Galery (2007).


30/50

27

3.3.2.2. Classificao em Meio Fluido

Nesta etapa a alimentao constituda por faixas granulomtricas finas em um meio

fluido. Durante o procedimento as partculas so separadas em dois produtos, underflow

possuindo partculas de maior dimetro enquanto que as partculas encaminhadas para o

overflow possuem menor dimetro.

A alimentao normalmente se realiza com granulometrias muito finas. Em alguns

casos especiais o processo considerado etapa de deslamagem, classificando partculas

abaixo de 5m.

Os equipamentos de classificao atuam em faixas granulomtricas em que o

peneiramento demonstra baixa eficincia. Recebem uma alimentao composta de

partculas de diferentes tamanhos. Normalmente os classificadores trabalham com

foras centrfugas e gravdicas que propiciam a sedimentao das partculas. Os

equipamentos de classificao em meio fludo tm como uma das mais importantes

variveis a porcentagem de slidos da polpa. Usualmente estas foras, centrfugas e

gravdicas, fazem com que as partculas tomem diferentes trajetrias dentro doclassificador, Galery (2007).

Os classificadores hidrulicos so limitados. Utilizam a sedimentao por gravidade

contra corrente ascendente de gua. Pode tambm ocorrer a sedimentao atravs da

centrifugao. As partculas de maior dimetro e maior densidade vo sedimentar e

sero retiradas pelo underflow. As partculas de menor densidade e dimetro sero

transportadas para o overflow. O equipamento alimentado com partculas entre 50ma 500m, Carrisso (2004), Galery (2007) e Montenegro (2010).

Os classificadores mecnicos so representados por um compartimento de sedimentao

das partculas mais densas, que so retiradas pelo underflow. O espiral tipo parafuso

sem fim pode ter hlices tipo passo simples, duplo ou triplo, sendo responsvel por

transportar as partculas. Partculas menos densas tendem a transbordar no sistema e

serem coletadas no overflow.


31/50

28

O equipamento trabalha de forma inclinada recebendo a alimentao sob a forma de

polpa com granulometria entre 44m a 800m, Carrisso (2004) e Galery (2007).

O Hidrociclone o equipamento de classificao em meio fluido mais empregado.

Podem ser do tipo convencional ou canister. Ambos os tipos utilizam foras de

centrifugao e seus sistemas so relativamente semelhantes. Eles so usualmente

aplicados em faixa de 2000m a 2m. So constitudos por uma parte cilndrica e uma

cnica.

A polpa alimentada atravs do inlet. As partculas de maior tamanho so retiradas

atravs do underflow, apex. As partculas menores so removidas pelo overflow

vortex, Galery (2007) e Montenegro (2010).

3.3.3. Concentrao

As operaes de concentrao normalmente empregadas no tratamento de minrios

itabirticos so associadas aos mtodos de separao magntica, concentrao gravtica

e flotao.

Estes mtodos tem aplicaes para faixas caractersticas de distribuio granulomtrica

como ilustrado na figura 7.

Separao Magntica

Concentrao Gravtica

Flotao

5 m 6 m 600 m 6.000 m 10.000 m

Granulometria

Figura 7 Estgio de concentrao.


32/50

29

3.3.3.1. Separao Magntica

Nos equipamentos de separao magntica os minerais diamagnticos, materiais de

baixa susceptibilidade magntica, so repelidos pelo campo magntico. Os

paramagnticos ou ferromagnticos, so materiais de mdia a alta susceptibilidade

magntica, sendo fortemente atrados pelo campo magntico dependendo da intensidade

do mesmo.

Os equipamentos podem ser selecionados conforme a necessidade do trabalho. Os

campos magnticos podem ser de baixa, mdia e alta intensidade. Neste caso o

magnetismo do mineral a propriedade diferenciadora do sistema.

A grandeza que relaciona a intensidade de magnetizao (M) representa o nmero de

linhas de fora passando pela unidade de rea do material e o campo magnetizante

aplicando (H). Sendo denominada susceptibilidade magntica (K), Araujo (2007) e

Papini (2010).

HMK=

onde:

K = susceptibilidade magntica.

assume valores positivos para materiais paramagnticos com valores inferiores a

10-3.

assume valores negativos para materiais diamagnticos com valores em mdulo,< 10-5.

M = nmero de linhas de fora passando pela unidade de rea.

H = ampere/m = 4 x 10-7 Tesla.

1 Gauss = 10-4 Tesla (T).

O separador magntico de Rolos de Terras Raras um equipamento mais simples.

Trabalha com ims permanentes em processo a seco ou a mido. A esteira recebe aalimentao e os rolos magnetizados separaram o mineral til do no til. A


33/50

30

alimentao trabalha com partculas de 0,06mm at 10mm quando mido e 0,2mm at

10mm quando a seco. A capacidade de produo 2t/h - 12t/h. Trabalha com o campo

magnetizado de 12.000 Gauss a 16.000 Gauss, Araujo (2007) e Papini (2010).

O separador magntico tipo Jones, trabalha com campo magntico de alta intensidade,

criados por eletroms. So recomendados para concentrar minrios de ferro fracamente

magnticos.

O processo normalmente realizado a mido. Consiste de dois nveis de placas, que

trabalham de forma simultnea em uma estrutura circular com movimento rotatrio. As

placas que recebem a alimentao sob a ao do campo so ranhuradas e paralelas. O

espao entre as placas ranhuradas deve ser de 1,5 a 2 vezes maior que o tamanho da

partcula.Placas de plos salientes so utilizadas quando se deseja um concentrado dealto teor. Enquanto placas ranhuradas triangulares so responsveis por gerar alta

recuperao da frao magntica.

A polpa alimentada na matriz que captura as partculas magnticas, enquanto a frao

no-magntica coletada abaixo da matriz. As partculas paramagnticas so atradaspara a superfcie das placas podendo ser removidas posteriormente por um jato de gua

com baixa presso. A alimentao nominal realizada por partculas de tamanho de

0,01mm a 1,0mm. Sua capacidade de 10t/h - 180t/h, com campo magntico entre

6.000 Gauss a 12.000 Gauss, Araujo (2007) e Papini (2010).

O separador magntico Ferrous Wheels tem sua principal aplicao na diminuio do

nvel de minerais de ganga (quartzo e gibbsita) no pellet feed fines.

O equipamento normalmente trabalha a mido. Consiste na alimentao feita sobre o

plo magntico superior, que dispe de sprays de gua com baixa presso, responsveis

pela retirada do material no magntico. O material magntico (concentrado) fica retido

nas matrizes e com movimento circular do disco, sai da regio de influncia do campo

magntico sendo lavado pelos sprays de gua com alta presso. Os plos magnticos

so construdos com ims permanentes de alta potncia e opera com matrizes de

separao, o que propicia a gerao de campos magnticos de alto gradiente. A

alimentao feita com partculas entre 0,01mm a 0,15mm. Sua capacidade de 1t/h -


34/50

31

40t/h, com campo magntico aplicado entre 2.000 Gauss a 2.500 Gauss, podendo

proporcionar fluxo magntico com alto gradiente, chegando a 12.000 Gauss, Araujo

(2007) e Papini (2010).

Separador magntico Slon, caracterizado por beneficiar minerais fracamente

magnticos pela atuao do campo magntico do fluido pulsante e da gravidade para

separar os minerais.

O sistema trabalha a mido. Sua alimentao entra no anel do separador vertical atravs

de fendas, na parte superior. A matriz trabalha magnetizada, a polpa pulsada e

partculas magnticas so atradas para a matriz. As partculas magnticas so levadas

para fora do campo e descarregadas. As no-magnticas passam atravs da matriz e so

descarregadas atravs das fendas por baixo, por gravidade ou arraste. A alimentao

feita com partculas entre 0,006mm a 1,0mm. Sua capacidade de 4t/h - 80t/h, com

campo magntico aplicado entre 2.000 Gauss a 2.500 Gauss, podendo proporcionar

fluxo magntico com alto gradiente, chegando a 12.000 Gauss. Araujo (2007) e Papini

(2010).

3.3.3.2. Concentrao Gravtica

A concentrao gravtica consiste em utilizar a diferena das densidades dos minerais

presentes para promover a separao. A concentrao favorecida pela fora

gravitacional, empuxo, resistncia.

Os Jigues realizam o trabalho atravs da passagem de correntes verticais commovimentos de pulsao em um leito de partculas. Na maioria dos casos o mecanismo

de pulsao realizado com o emprego de gua ou ar comprimido atravs do

mecanismo de pisto ou por diafragma. As partculas maiores e mais densas tendem a

passar pelo leito de esferas por sobre o crivo (superfcie perfurada) e seguem para o

fundo do equipamento, enquanto as menores e menos densas tendem a seguir pelo

overflow.

O equipamento alimentado com granulometrias na faixa de 150m a 12000m. A

capacidade nominal mxima de produo de 20t/h, Araujo (2007) e Papini (2010).


35/50

32

A Mesa concentradora, normalmente utilizada em laboratrio para testes preliminares

de concentrao, possui superfcie inclinada sendo formada de pequenas salincias

(rifles) posicionadas paralelamente ao longo do comprimento da mesa. O trabalho

realizado atravs de movimentos assimtricos na direo longitudinal. O fluxo das

partculas proporcionado pela adio de gua ao sistema. As partculas menos densas

tendem a movimentar longitudinalmente do que as mais densas. Assim as mais densas

tendem a movimentar lateralmente.

A alimentao pode ser em faixas granulomtricas entre 60m a 550m, com

capacidade de alimentao entre 0,5t/h a 2t/h, Araujo (2007).

Os concentradores espirais tem formato helicoidal com seo semicircular. As espirais

so suportadas por uma coluna central. O concentrado coletado em pontos de coleta ao

longo da calha e direcionado para dentro da coluna central, o rejeito segue o fluxo at o

final da calha. A separao das partculas se d pelas foras gravitacional, centrfuga de

arraste e de atrito.

A alimentao pode ser em faixas granulomtricas entre 75m a 1000m, comcapacidade de alimentao entre 1t/h a 3t/h por espiral, Araujo (2007) e Papini (2010).

O concentrador Falcon normalmente usado em aplicaes de concentrao gravtica

que exigem uma maior produo. As aplicaes incluem a concentrao de minrio de

ferro, estanho, tntalo, tungstnio, cromo, cobalto, carvo oxidado multa e muitos

outros minerais. Muitas vezes, o concentrador centrifugo Falcon utilizado para

recuperar as partculas minerais valiosas que so muito finas para serem recuperadas porseparao em meio denso, espirais, ou qualquer outro processo que utiliza a gravidade.

Projetado para operao contnua, estas mquinas so capazes de produzir rendimentos

de massa to alta quanto 40%. A principal utilizao do Falcon na pr-concentrao

onde se deseja maximizar a recuperao e diminuir a tonelagem de minrio processada

nas etapas subsequentes. Os concentrados so deslamados e tm alta % de slidos

(tipicamente, 70% de slidos em massa) o que facilita o processamento subsequente

quando necessrio.


36/50

33

A alimentao trabalha com granulometriaentre 5m a 6000m e capacidade de 100t/h.

A alimentao continuamente introduzida no fundo do cone de rotao. A polpa

ento ejetada na direo da parede da cesta por meio de um rotor. Durante o movimento

as partculas leves se soltam e voltam para polpa enquanto as partculas densas ficam

retidas na parede interna do cone, at serem descarregadas, Papini (2010).

O Ciclone de meio denso um equipamento que possibilita a separao de partculas

muito finas. Trabalha em uma posio inclinada. A alimentao deste equipamento

normalmente deslamada. A alimentao nominal realizada com partculas em torno de

500m e pode ser constituda por um meio denso (gua e ferro-silcio ou magnetita

finamente modos) e pelo material a ser separado.

A principal vantagem a alta capacidade de processamento por unidade de volume do

aparelho e a habilidade de separar eficientemente partculas mais finas, com

granulometrias de at 0,5mm. O sistema no deve conter partculas abaixo de 0,5mm,

para evitar a contaminao do meio denso e minimizar as perdas do meio denso no

processo.

A alimentao introduzida tangencialmente e sob presso. A alta fora centrfuga

envolvida possibilita a separao. Os produtos pesados sob a ao da fora centrfuga

movem-se ao longo da parede do ciclone e so descarregados no underflow enquanto

que os leves migram para o centro (espiral ascendente) e so descarregados pelo

overflow, Araujo (2007) e Papini (2010).

3.3.3.3. Flotao

A flotao baseia-se na interao da superfcie das espcies minerais com os reagentes

presentes no sistema. A cincia denominada como Fsico-qumica das Interfaces,

Qumica de Superfcie, Qumica das Interfaces ou Propriedades das Interfaces,

Peres (1999).

Na flotao as partculas devem estar adequadamente liberadas. A principal utilizao

concentrar e recuperar as massas de minrios finos de ferro.


37/50

34

Alguns minerais como hematita, quartzo, magnetita, goethita e apatita possuem

superfcie hidroflica, polar, com afinidade com a gua. Outros minerais como grafita,

talco e molibdenita possuem superfcie naturalmente hidrofbica, com afinidade com o

ar, que apolar.

necessrio e de extrema importncia prtica, estabelecer o pH da soluo. A adio de

cidos e de bases proporcionam a alterao da caracterstica das interfaces envolvidas,

Araujo (2007).

As interfaces slido/slido representam as partculas que so recobertas por lamas. As

partculas presentes em um meio aquoso so representadas pela interface slido/lquido.

As partculas que interagem com bolhas de gs so interpretadas como interface

slido/gs. A aplicao dos reagentes no sistema caracteriza a ao da interface

lquido/lquido. A interface lquido/gs representada pela pelcula presente na bolha de

gs.

As interfaces podem ser mensuradas atravs das grandezas de adsoro, tenso

superficial e potencial zeta.

A flotao de minrio de ferro pode ser realizada basicamente de quatro formas

distintas, Cabral (2010):

- flotao de minerais oxidados de ferro, utilizando coletores aninicos (cidos

carboxlicos e sulfatos), em pH na faixa neutra a cida;

- flotao de quartzo/silicatos, utilizando coletores aninicos (cidos carboxlicos) em

pH alcalino, ativado por clcio;

- flotao catinica de minerais oxidados de ferro, utilizando aminas como coletores e

ativao por flor, em pH cido;

- flotao catinica de quartzo, utilizando aminas, em pH na faixa neutra e alcalina.

A flotao catinica de quartzo, com a utilizao de aminas, usualmente realizada na


38/50

35

faixa de pH alcalino, onde as propriedades de dissociao e hidrlise deste grupo de

reagentes conferem caractersticas de coletor e espumante.

Na prtica a flotao requer a aplicao de reagentes coletores, espumantes e

modificadores. O principal objetivo aumentar ou reduzir flotabilidade e fornecer

maior seletividade na separao dos minerais,Papini (2010).

Os coletores so responsveis por alterar a superfcie dos minerais, mudando o carter

da superfcie de hidroflico para hidrofbico. Na flotao de minrios de ferro so

utilizadas as aminas primrias, eteraminas primrias, diaminas primrias e eterdiaminas

primrias.

Os espumantes so responsveis por manter os minerais de interesse na superfcie.

Agem na interface slido/gs e lquido/gs. Alguns surfatantes so empregados como

espumantes.

Os modificadores so responsveis por agir na interface slido/slido e lquido/lquido.

Alterando suas caractersticas atravs de ativadores, que so capazes de tornar maiseficaz e seletiva a ao dos coletores. Os depressores so capazes de inibir a ao do

coletor e hidrofilizar a superfcie dos minerais a serem afundados. O depressor mais

utilizado na flotao de minrio de ferro o amido de milho ou mandioca. Os

desativadores so capazes de remover um ativador da superfcie de um dado mineral,

tornando-a menos propensa a reagir com o coletor.

O potencial zeta uma medida da carga na superfcie do slido. Os solutos inicospresentes na superfcie do slido determinam o potencial zeta, Araujo (2007).

Normalmente as partculas so alimentadas na flotao na faixa de 1m a 600m,

sendo necessria a realizao da deslamagem para remoo de partculas abaixo de

5m a 10m.

A operao deve ser realizada em equipamentos que propiciem a recuperao dos finos

de minrio de ferro. Pode ser realizada a flotao reversa ou direta. A alimentao

feita na parte superior do equipamento e a polpa deve ser previamente condicionada


39/50

36

com os reagentes de interesse. As partculas seguem atravs da trajetria descendentes e

encontram-se com as bolhas de ar ascendentes que propiciam a coleta.

As bolhas de ar propiciam a flotao das partculas de interesse.

As clulas mecnicas possuem capacidade de produo em torno de 3m/h/m e a

coluna de flotao possui capacidade nominal de 2m/h/m e so os equipamentos

normalmente utilizados para exercer a flotao de partculas finas. Novos equipamentos,

como a clula pneuflot, possuem capacidade nominal de 15m/h/m e apresentam como

principal caracterstica alta produo e a maior eficincia na flotao de partculas finas.

3.3.4. Separao Slido - Lquido

Esta etapa tem a importncia de separar as partculas dos minerais do meio aquoso

aumentando a porcentagem dos slidos.

3.3.4.1. Espessamento

A operao de espessamento realizada por meio da preparao e recuperao de

polpas atravs da sedimentao das partculas em um meio aquoso. A etapa tratada

como separao slido-lquido. Sua finalidade preparar a polpa para as etapas

seguintes. O processo envolve a porcentagem, granulometria e forma das partculas e

caractersticas da superfcie do slido que so muito relevantes durante a disperso e

agregao dos slidos. Trabalha com granulometrias na faixa de 40m a 1m e com

capacidade entre 0,18m/t/h a 0,08m/t/h. As polpas so trabalhadas em espessadoresconvencionais, espessadores de alta capacidade, espessadores de lamelas ou

espessadores E-CAT.

As polpas com menos de 1% at cerca de 50% de slidos (em massa) so espessadas

para 10% a 75%, tendo a fase clarificada concentrao da ordem de ppm. A

concentrao de slidos no espessador varia desde o overflow clarificado at a maior

concentrao de slidos do underflow,Valado (2007).


40/50

37

As principais usinas do Quadriltero Ferrfero utilizam o espessador convencional. So

constitudos de um tanque circular, onde a alimentao realizada pela parte central.

A distribuio dos slidos da alimentao deve ser homogneo. Sua parte funcional

compreende o alimentador, calha externa de coleta do overflow, mecanismo de giro de

braos e ps para remoo do underflow. Um espessador pode ser compreendido atravs

do clculo de controle de fluxo de massa do slido, pelo modelo de Coe e Clevenger.

Existem outros modelos que so aplicados no dimensionamento dos espessadores.

( )DL

S

DL

S

CC

V

DD

V

S

AG

11 =

==

assim:

G = fluxo de massa de slido na unidade de rea (kg/s/m2).

A = fluxo de massa de slido da alimentao (massa de slido / tempo).

S = rea transversal ao fluxo.

Vs= velocidade de sedimentao do slido (m/s).

DL= diluio da alimentao (massa de lquido / massa de slido).

DD= diluio do underflow (massa de lquido / massa de slido).

CL= concentrao de slidos (massa de slido / volume de polpa) em L (kg/m3).

CD= concentrao de slidos (massa de slido / volume de polpa) no underflow (kg/m3).

Espessador de alta capacidade semelhante ao modelo convencional, porm com

acrscimo de algumas funes como agitador, placas inclinadas, sensor de controle de

altura, alimentador de floculante e cmara de agitao. Desta forma a operao passa a

ser rigorosamente controlada e sua produo por rea maior em comparao com os

espessadores convencionais.

Durante o espessamento so adicionados ao sistema coagulantes e/ou floculantes,

fazendo com que as partculas possam ser agregadas. A superfcie das partculas tem sua

hidrofilicidade aumentada.


41/50

38

O espessador de lamelas inicialmente trabalha a polpa em um fluxo laminar, escoando

entre duas placas horizontais. A partcula sedimenta na superfcie de uma placa. A

trajetria da polpa comea pela caixa de alimentao e pelo orifcio de distribuio de

fluxo. O tanque de floculao responsvel por acrescentar floculante ao sistema. A

coleta da maior parte do concentrado realizada pelo underflow e a coleta da menor

massa feita pelo overflow. O fluxo de polpa entre duas placas paralelas representado

pela velocidade de sedimentao da partcula.

A

QV

S

onde:

Vs= velocidade de sedimentao do slido.

Q = vazo de polpa.

A = rea realmente disponvel para a sedimentao.

T sedimentao T passagem

onde:

T sedimentao = tempo necessrio sedimentao.

T passagem = tempo necessrio passagem da polpa pela placa.

Espessador E-CAT, sua finalidade trabalhar a polpa, proporcionando a formao de

uma pasta mineral, com densidades elevadas e baixa presena de gua. Seu projeto

constitui a parte superior cilndrica, sada do overflow. A parte inferior cnica, sada

do underflow. O espessador E-CAT considerado um equipamento muito eficiente de

sedimentao ou de desaguamento de partculas slidas atravs da formao de polpas.

3.3.4.2. Filtragem

O principal mecanismo passagem de polpa atravs de um meio filtrante, poroso,

havendo reteno do slido e passagem do lquido, ocasionando a formao de torta.


42/50

39

Este mecanismo pode ser descrito pela relao emprica na equao clssica da Lei de

Darcy, Valado (2007).

R

AP

L

APKQ

f

=

=

onde:

Qf= fluxo do filtrado.

A = rea transversal ao fluxo.

K = permeabilidade do leito (torta).P = diferena de presso.

= viscosidade do filtrado.

L = espessura do leito (torta).

R = L/K = resistncia oferecida ao fluxo de filtrado.

Os filtros mais eficientes trabalham de forma contnua, com uma fora incidente,

atuando sobre as partculas de forma a levar a fora exercida pelo vcuo a agir atravs

do meio. As principais usinas utilizam os filtros de tambor, de discos e os horizontais.

Alguns mtodos e equipamentos so aprimorados com o tempo. O processo de filtragem

semi-contnua considerado como novidade para a indstria. Seu desempenho tambm

avaliado atravs da relao umidade de torta, taxa unitria de filtragem e porcentagem

de slido no filtrado.A alimentao pode ser em faixas granulomtricas entre 0,1m a

10m, com capacidade de alimentao entre 3t/h/m a 5t/h/m.

O filtro de presso automtico semi-contnuo tem um rendimento que fornece uma

umidade de torta entre 7% a 8% mesmo com granulometrias mais finas. A operao

consiste na adio de polpas nas cmaras de filtragem, introduo do lquido para

auxiliar a prensagem da torta por meio de um diafragma presente nas cmaras. As

ltimas etapas consistem em introduzir ar comprimido nas cmaras de filtragem para

permitir o retorno do diafragma posio inicial sendo ento realizada a descarga da

torta, Valado (2007).


43/50

40

O filtro a vcuo contnuo possui mecanismo de filtragem composto por uma srie de

discos ligados entre si por um tubo que executa um movimento de rotao. A formao

de torta realizada nos dois lados de cada disco dentro de uma bacia de polpa mantida

sob agitao. A torta formada pela ao do vcuo. A descarga da torta feita com

auxlio de ar comprimido. A alimentao pode ser em faixas granulomtricas entre

0,1m a 50m, com capacidade de alimentao entre 0,6t/h/m a 2,5t/h/m, Valado

(2007).

3.3.5. Principais Equipamentos Utilizados

As principais jazidas de minrios de ferro mostram uma presena cada vez maior de

itabiritos. Assim existe uma tendncia em beneficiar minerais de ferro com liberao em

faixas granulomtricas cada vez mais finas e com menor teor de ferro total. As novas

jazidas de minrios de ferro demandam equipamentos com maior capacidade de

processamento e que sejam capazes de processar minrios cada vez mais finos. A tabela

1 e tabela 2 apresentam os principais equipamentos utilizados.


44/50

41

Tratamento de Minrios Itabirticos

Britadores

Moinhos

Giratrios CnicosMandbula

VertimillAutgenoSemi-autgeno Moinho de Bolas

Peneiras

Inclinadas Vibratrias Alta Frequncia

Classificadores em Meio Fluido

Hidrulicos MecnicosHidrociclones

Separadores Magnticos

Rolos Terras Jones Ferrous WheelsSlon

Flotao

Concentradores Gravticos

Ciclone Meio Denso

Flotao em Coluna Clulas Mecnicas Pneuflot

Espessadores

Impacto / Barmac

Espiral

Rolos alta presso

Falcon

LamelasConvencionais E - CAT Alta Capacidade

Filtros

Presso Automtico Semi-Contnuo Contnuo a Vcuo

Mesa / Lab. Jigues

Tabela 1 Fluxograma dos principais equipamentos utilizados.


45/50

42

Tabela 2 Descrio dos principais equipamentos utilizados.

Descrio dos Equipamentos

Descrio dosMtodos/Equipamentos

Equipamentos AlimentaoNominal

Capacidade deProduo

Britadores

Mandbulas 500mm a 1500mmBaixa a mdia< ou = 1.000t/h

Giratrios 1000mm a 1600mmMdia a alta

> ou = 1.000t/h

Impacto 200mm a 800mmBaixa 1.000t/h

Moinhos

Semi-Autgenos - SAG 200mm 5.000t/h (11m)Autgenos - AG 200mm 3.500t/h (11m)

Vertimill 0,02mm a 6mm 700t/hMoinho de Bolas < 15mm 500t/h (10m)

Rolos de Alta Presso(HPGR)

< 90mm 10t/h a 2000t/h

Peneiras

Vibratrias Horizontais250ma

100.000m4-100m3/h/m2

Inclinadas250ma

100.000m4-100m3/h/m2

Alta Frequncia 37ma 100m

Classificadoresem Meio Fluido

Hidrulicos 50m a 500mHidrociclones 2m a 2000mMecnicos 44m a 800m

SeparadoresMagnticos

Rolos Terras Raras 0,06mm a 10mm 2 t/h a 12 t/hJones 0,01mm a 1,0mm 10 t/h a 180 t/h

Ferrous Wheels 0,01mm a 0,15mm 1 t/h a 40 t/hSlon 0,006mm a 1,0mm 4 t/h a 80 t/h

ConcentradoresGravticos

Ciclone de Meio Denso 500mFalcon 5m a 6000m 100 t/hMesas 60m a 550m 0,5 t/h a 2 t/h

Espirais 75m a 1000m 1 t/h a 3 t/hJigues 150m a 12000m 20 t/h

FlotaoFlotao em Coluna 5m a


46/50

43

4. CONCLUSES

A correta utilizao e seleo dos equipamentos propicia ao setor mineral, um maior

aproveitamento dos minrios itabirticos.

Equipamentos com maior capacidade de processamento e que sejam capazes de

processar minrios cada vez mais finos devem ser selecionados.

Desta forma podemos concluir que o beneficiamento favorecido por uma mistura de

tcnicas novas e convencionais.


47/50

44

5. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS

Anlise da flotao de minrio de ferro com partculas finas e ultrafinas.

Tratamento de minrio de ferro portador de partculas finas e ultrafinas.


48/50

45

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ALKMIM, F.F.; MARSHAK, S. Transamazonian Orgeny in the Southem So Francisco

Craton; Evidence for Paleoproterozoic Collision and Collapse in the Quadriltero

Ferrfero. Minas Gerais, Brazil: Precambrian Research, 1998. p.29-58.

ARAUJO, A.C.; GALERY, R.; VALADO, G.E.S.; VIANA, P.R.M. Fragmentao.

In: ARAUJO, A.C.; VALADO, G.E.S. Introduo ao Tratamento de Minrios. 1 ed.

Belo Horizonte: UFMG, 2007. cap.5. p.85-103.

ARAUJO, A.C.; PERES, A.E.C.; SALUM, M.J.G.; VALADO, G.E.S. Mtodos de

Concentrao. In: ARAUJO, A.C.; VALADO, G.E.S. Introduo ao Tratamento de

Minrios. 1 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2007. cap.6. p.105-139.

BERALDO, J.L. Moagem de Minrios em Moinhos Tubulares. So Paulo: Editora

Edgard Blucher Ltda, 1987. 137p.

BRANDO, P.R.G.; CANADO, R.Z.L.; SANTOS, L.D.; VASCONCELOS, O.R.Caracterizao Mineralgica e Tecnolgica. In: ARAUJO, A.C.; VALADO, G.E.S.

Introduo ao Tratamento de Minrios. 1 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2007. cap.3. p.27-

60.

BOND, F.C. The Third Theory of Cominution. AIME. Transaction. 1952. p.193-484.

CABRAL, S. A. Rotas de Processo para Minrios Goethticos. Belo Horizonte: Escolade Engenharia da UFMG, 2010. 100p. (Dissertao, Mestrado, Tecnologia Mineral).

CARRISSO, R.C.C.; CORREIA, J.C.G. Classificao e Peneiramento. In: ALMEIDA.

S.L.M.; LUZ. A.B.; SAMPAIO. J.A. Tratamento de Minrios. 4 ed. Rio de Janeiro:

Centro de Tecnologia Mineral CETEM, 2004. cap.5, p. 197 237.

DANA, J.D. Manual de Mineralogia. 1 ed. Rio de Janeiro: Tcnicos e Cientficos

Editora S.A., 1984. 642p.


49/50

46

FONTENELLE, G.A. Caracterizao Mineralgica e Tecnolgica de Minrio Itabirtico

da Mina do Ponto , Congonhas MG. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da

UFMG, 1994. 107p. (Dissertao, Mestrado, Tecnologia Mineral).

GALERY, R.; MONTENEGRO, L.C.M.; VALADO, G.E.S. Separao por Tamanho.

In: ARAUJO, A.C.; VALADO, G.E.S. Introduo ao Tratamento de Minrios. 1 ed.

Belo Horizonte: UFMG, 2007. cap.4. p.61-84.

GAUDIN, A.M. Liberation. In: GAUDIN, A.M. Principles of Mineral Dressing. 1 ed.

New York and London: McGRA W-HILL BOOK COMPANY, Inc., 1939. cap.4. p.70-

91.

GROSS, G.A. General Geology and Evaluation of Iron Deposits.Canad.Geology of

Iron Deposits in Canad. Survey of Canad. Canad: Economic Geology Report, 1965.

181p.

GUPTA, A.; YAN, D. Mineral Processing Design and Operations. Amsterdam. 1 ed.

Elsevier. 2006.

JAMES, H.L. Sedimentary Facies of Iron-Formation. v 49, n. 3. Economic Geology,

1954. p.235-293.

KELLY, E.G.; SPOTTISWOOD, D.J. Introduction to Mineral Processing. New York:

Jhon Wiley & Sons, 1982.

MANUAL PARA NORMALIZAO DE PUBLICAES TCNICO-

CIENTFICAS, Belo Horizonte. 8 ed. rev. Belo Horizonte, 2009. 258p.

METSO. Processo de Moagem de Minrio de Ferro. Metso Minerals, 2011.

www.metso.com.br

MONTENEGRO, L.C.M. Curso de Especializao em Engenharia de Recursos

Minerais. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 2010. Notas de Aula. Curso

de Ps Graduao em Engenharia de Minas DEMIN.


50/50

47

PAPINI, R.M. Curso de Especializao em Engenharia de Recursos Minerais. Belo

Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 2010. Notas de Aula. Curso de Ps

Graduao em Engenharia de Minas DEMIN.

PERES, A.E.C. Flotao. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 1999. 298p.

SANTOS, L.D. Caracterizao Microestrutural de Minrio de Ferro do Quadriltero

Ferrfero MG. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 2002. 178p. (Tese,

Doutorado, Tecnologia Mineral).

SANTOS, W.K. Rotas de Processo para Concentrao de Minrios Itabirticos e

Hematticos da Mina de Fbrica. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG,

2009. 155p. (Dissertao, Mestrado, Tecnologia Mineral).

SOUZA, E.S. Rota do Processo para aproveitamento de Rochas Itabirticas Estreis da

Mina de Conceio. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 2005. 95p.

(Dissertao, Mestrado, Tecnologia Mineral).

VALADO, G.E.S. Curso de Especializao em Engenharia de Recursos Minerais.

Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 2010. Notas de Aula. Curso de Ps

Graduao em Engenharia de Minas DEMIN.

VALADO, G.E.S. Separao Slido-Lquido. In: ARAUJO, A.C.; VALADO,

G.E.S. Introduo ao Tratamento de Minrios. 1 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2007.

cap.7. p.141-161.

VIANNA, S.M. Caracterizao de Dois Minrios de Ferro Itabirticos do Quadriltero

Ferrfero, MG. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 1993. 162p.

(Dissertao, Mestrado, Tecnologia Mineral).

Documents

Etapas e Equipamentos do Tratamento de Minério