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Separação magnética de 2~ ·e 3~ geração a 20.000 e 50.000 Gauss, para minerais fracamente magnéticos Marcos Luis Galoti Anazetti *

1. APLICAÇÃO GEN~RICA DE SEPARADORES MAGN~TICOS SECOS E 0MIDOS, BAIXA E ALTA INTENSIDADE (la. GERAÇÃO)

2. SEPARADORES MAGN~TICOS DE AL'l'O GRADIENTE A 20.000 GAUSS (HGMS - 2a. GERAÇÃO)

3. SEPARADORES SUPERCONDUTIVOS A 50.000 GAUSS (3a. GERAÇÃO)

4. EVOLUÇÃO TECNOL0GICA DO SETOR -COMENTÂRIOS FINAIS

* Gerente Geral da Equipamentos Magnéticos do Brasil- EQUIMAG Ltda., subsidiária da Eriez Magnetic (USA)

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Resumo • Aplicação genérica de separadores

magnéticos secos e úmidos, baixa e alta intensidade (19 Geração}

• Separadores de Alto Gradiente a 20.000 GAUSS (HGMS - 29 Geração) - Processos, gráficos, cálculos e

1. Aplicação genérica de separadores magnéticos secos e úmidos, baixa e alta intensidade(1 ~geração)

1.1. Separação magnética via úmida de baixa intensidade

Basicamente, o fator limitante na escolha do processo úmido, ou seco, na utilização de separadores magnéticos é a faixa granulométrica em que se encontra o minério a ser beneficiado. Costuma-se utilizar o processo úmido para materiais finos (acima de 150 mesh) e com susceptibilidade magnética alta (ferroso) no processo de baixa intensidade .

A separação magnética de baixa intensidade é considerada uma das mais importantes técnicas ou sistemas de processo moderno para beneficiar ou separar a Magnetita, assim como concentrar o Fosfato e Ferro­Nióbio, e recuperar a Magnetita na lavagem do Carvão, através do Processo"Meio Denso~ Normalmente, o sistema de separação magnética caracteriza-se por baixo custo operacional e investimentos moderados.

Os equipamentos padrão são denominados Polias ou Tambores Magnéticos de Baixa Intensidade, via úmida, que podem ser montados basicamente em três diferentes tanques:

- Concorrentes; - Contracorrentes; - Duplos; - Diâmetros Standard.

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minerais aplicados (carvão, afluentes caulim, desulfurizado)

Separadores "Super-Condutivos" a 50.000 GAUSS ( 39 Geração) - Processos e minera~s aplicados (caulim

sílica, wolframita, cerâmicas em geral) - Dados comparativos

• Evolução Tecnológica do Setor

Figura l - Tambores úmidos de baixa intensidade duplos

1.1.1. Dimensionamento estimativo:

Para percentagem média de sólidos na faixa de 12/25% na polpa, pode-se estimar o comprimento de um Tambor, para os seguintes diâmetros:

$8 30" - até 1.000 litros/minuto/m de comprimento

$8 36" - até 1.241 litros/minuto/m de comprimento

$8 48" - até 1.550 litros/minuto/m de comprimento

Em Tambores duplos, considerar um acréscimo de 80 litros •

1.1.2. Processos típicos e aplicações dos Tambores Omidos de Baixa Intensidade

a) Desbaste de Magnetita em processo Fosfático

A rocha fosfática, calcárea, é composta basicamente de Apatita (Fosfato Fertilizante) com impureza ferrosa (Magneti ta) •

Após a moagem, em geral a 65 mesh, é possível isolar o grão de Apatita do grão de Magnetita e, conseqüentemente,empregar­se a separação magnética de baixa intensidade (SOO, 750 ou 1.000 Gauss) via úmida (devido ao pequeno tamanho dos grãos).

O excesso de Magnetita na lama é um fator de dimensionamento dos Tambores, a saber por exemplo:

11 36 11

11 48"

- 15 t/h a cada metro de comprimento é tolerado

- 24 t/h a cada metro de comprimento é tolerado

b) Concentração e beneficiamento da Magnetita

são os seguintes os sistemas de separação e concentração magnética, da Magnetita, utilizados em diversas minas da Europa e Estados Unidos:

- sistema "coarse cobbing" a seco, para remoção de pedras antes da moagem;

- sistema "fine cobbing" para produção final de minério em torrões ou granel;

- separação magnética a seco e recuperação via úmida na produção do "sinter feed";

- recuperação magnética via úmida e limpeza ou reciclagem por separação magnética na produção de' "pellet feed"

Figura 2 - D~versos Tambores Duplos instalados na concentração de Magnetita•

648

Muitas plantas, entre as quais o Lavador de Capivari, em Santa Catarina, utilizam o sistema "Meio Denso" ("Heavy-Media"), empregando materiais magnéticos (Magnetita fina ou Ferro-silício) , para produzir o "Meio Denso" nos vasos de separação.

Este material pode ser recuperado através da separação magnética por Tambores.

Para obter alto nível de pureza, recomenda­se um Tambor montado em tanque concorrente, c0m alimentação de 20% de sólidos, ou menos, e uma carga magnética sempre abaixo de 90 TPH por metro de Tambor.

1.2. Separação magnética a úmido de alta intensidade (WHIMS)-1 ~geração

O processo de separação magnética via úmida de alta intensidade tem interessado particularmente à indústria de processamento mineral por mais de 20 anos, sem que houvesse maior atividade nos primeiros anos, em razão da dificuldade em se produzir equipamentos de alta carga ou tonelagem/hora.

A EQUIMAG/ERIEZ-USA tem desenvolvido, através de seu laboratório de pesquisas e desenvolvimento, equipamentos com capacidades superiores a 120 TPH (já produzidos e operando em diversos países), utilizando alimentação por incremento de pressão, mantendo constante o processo metalúrgico original.

Sem dúvida alguma, pela difusão e sucesso deste novo processo de separação, já são comuns WHIMS separando e concentrando minérios fracamente magnéticos como: Hematita e Goetita no beneficiamento de minério de Ferro e Ferro-silicatós de Quartzo e Argila na fabricação do vidro, cerâmica e esmaltes, separação da Ilmenita, Wolframita e Columbita da ganga durante concentração, retirada do Oxido de Ferro, Ferro-silicatos e Ferro-titânios do ,concentrado de Cassiterita, Zircónio e Rutilo.

~ara operação continua em escala industrial, utilizam-se os Separadores Magnéticos WHIMS com placa$ ranhuradas tipo "Jones", de metal expandidp ou bolas de aço, com modificações especiais tais como: alta velocidade e pressão na alimentação, sets ou grupos de placas com possibilidade de troca imediata, câmara divisória sobre a matriz e suportes modificados, caso pecessãrio, destas matrizes. Cada câmara pode abrigar 5 ou mais placas ranhuradas para alto gradiente de fluxo.

As l9s, 39s e 59s, e seqüenciais ímpares, são arranjadas de tal forma que fiquem l/2" mais longas do que as 29s, 49s e pares subseqüenciais.

1.2.1. Separadores Magnéticos Omidos de Alta Intensidade fabricados no Brasil pela Equimag/Eriez Magnetics­USA

a) Equipamentos de Laboratório

Testes são realizados injetando manualmente polpa de minério no bocal de recepção

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apropriado, com o equipamento ligado, e as bobinas magnetizadas. As duas pernas do Separador compõem dois núcleos individualizados polarizados Norte-Sul, r-espectivamente. Entre os dois polofil citados, forma-se um campo no entre-ferro ( "gap"), que medida praticamente pode chegar a 10.000 Gauss (em aberto). O entre­ferro está ocupado por uma "caixa ou invólucro" fechado, que liga o recipiente de recepção do minério à válvula de descarga inferior. Nesta caixa estão abrigadas diversas matrizes q~e podem ser ,placas ranhura das em paralelo, ou placas de metal expandido, ou mesmo bolas de aço, de tal forma que sejam originadas superfícies ,ou regiões onde desenvolvem-se gradientes de fluxo para elevação de campo de 8/10.000 até 17.500 Gauss •

Figura 3 - Separador de Alta Intensidade úmido, descontinuo para laboratório, tipo L-4

b) Equipamentos planta-piloto e industriais

Na metade da década de 60, foi possível, através de inúmeros testes e aprimoramentos, desenvolver máquinas que fossem capazes de processar 1, 5, lO até 35 TPH de minério.

Projetos diversos e aplicações variadas, no decorrer dos últimos 10 anos, criaram a disponibilidade atual para máquinas com capacidades de 60, 75 e 120 TPH, como resultado de extensivo e árduo trabalho com equipamentos piloto, do tipo CF-5, construção..:carrossel, para alimentaião continua e capacidade operacional media de 250 a SOO Kg/h •

Figura 4 - Separador de alta intensidade úmido, continuo industrial, para 40 TPH

1.2.2. Processos t!picos e aplicações de Separadores Omidos e Alta Intensidade

a) Wolframita e Molibdénio •

b) Minério de Ferro - genérico:

Sem dúvida alguma, a experiência mais efetiva e positiva no campo de separação magnética de alta intensidade a úmido no Brasil, cabe à CVRD, que é considerada pioneira e maior utilizadora mundial de WHIMS, utilizando correntemente 45 unidades em operações para concentração do Itabirito a carga média de 100/110 t/h, nas plantas de Conceição e Cauê em Itabira, além de uma unidade utilizada como planta­piloto. Testes piloto foram iniciados em 1970 pela CVRD, e a primeira unidade instalada deu-se em 1972 •

c) Concentração do Itabirito para CVRD -testes feitos pela EQUIMAG/ERIEZ-USA

Trabalhando exatamente com o mesmo circuito implementado em Cauê, foi possível co~seguir-se, em planta-piloto, elevar o padrão de concentração do Ferro de 44% para 68,79%, contra os atuais 67,6%, através de concentração magnética com matrizes ranhuradas e campo médio de 2.000 Gauss •

Para otimizar-se o campo magnético para concentração e recuperação, respectivamente,utilizaram-se campos variáveis de 2.000, 4.000, 6,000 e 8.000 Gauss. As frações obtidas eram analisadas pelo teor de Ferro, e os resultados tabelados.

Avaliação: O produto magnético obtido a partir do Separador CF-SMM mostrou um nível de recuperação de 95,24% e concentrado final de 68,79% de Fe. o circuito atual em operação na CVRD tem apresentádo concentrado de 67,6% de Fe, 4,8% Sllica e 92% de recuperação.

d) Recuperação do rejeito de Hematita -processo misto (minério de Ferro)

e) Deslamagem Descalcificlição

fl Recuperação do Urânio a partir do Ouro.

Outra interessante aplicação de Separadores WHIMS, fabricados pela Eriez Magnetics na Africa do Sul, refere-se à recuperação do Urânio, obtido a partir dos residuos da produção aurífera. Tal separação é possível •porque este Urânio atípico é fracamente magnético. O campo gerado pela bobina do separador, e seu circuito de ferro, situa-se na faixa de 8.000 Gauss, que combinado com matrizes de bolas de aço, criam um campo de alta intensidade por sornatória de gradientes, que removem o Urânio com extrema ef~iência.

1.3. Separação magnética a seco de média e alta intensidade

Separadores secos: conhecidos no mercado corno de rolos induzidos, ou correias cruzadas, concentram, separam ou ~ficiam minerais na faixa de -8 a +150 rnesh, com campos magnéticos variáveis entre 2.000 e 17.500 Gauss, levando-se em consideração fatores essenciais corno capacidade de processamento da máquina, consistência na alimentação, rotação dos rolos, ou da _ correia principal, corrente de excitaçao da bobina, e conseqüente fluxo magnético gerado, e variação ou distanciamento dos polos em relação aos rolos induzidos, ou à correia princiapl.

1.3.1. Características principais dos Separadores de Rolos Induzidos (IMR)

- material a ser tratado: seco e liberado - granulornetria: -8 a +150 rnesh -campo magnético: variável de 20 a 17.500

Gauss - velocidade de rotação dos rolos:O - 100

RPM - consumo energético: 400/4.000 Watts - capacidade de alimentação: 10 a 4.500 Kg/h - dimensionamento: 75 kg/h/polegada de rolo - máquinas disponíveis: 5 a 60 polegadas - peso máximo: 8.200 kg.

Figura 5 - Separador de Alta Intensidade seco, de rolos induzidos -duplo, tipo IMR

650

1.3.2. Características principais do Separador Magnético de Correias Cruzadas (HCB)

- material a ser tratado: seco e liberado - granulornetria: -1/2 a +100 mesh - cq.mpo magnético: variável de 20 a 16.000

Gauss - velocidade da correia principal: variável

de 12 a 36 rn/rnin - velocidade das correias segundárias:

92 rn/rnin - número de rolos disponiveis: l permanente

corno "scalper" mais l a 8 eletromagnétioos1

- consumo energético: 750 a 16.000 watts - capacidade de alimentação ou

processamento: 900 kg a 1 t/h - dimensionamento estimativo: 35,5 a 40 Kg/

polegada da correia - larguras de correias disponíveis: 6, 12 ,

18 e 24 polegadas -peso máximo: 25.000 Kg.

Figura 6 - Separador Magnético seco, de correias cruzadas, 2 pelos + scalper, tipo HCB

1.3.3. Processos e aplicações típicas no Brasil

a) Recuperação magnética de Crornita

Em testes feitos na Eriez Magnetics - USA, os resultados de separação magnética foram altamente satisfatórios, quais sejam:

Mistura inicial:

Resultado final:

Processo empregado:

-85+ sílica -12% Crornita - 3% Oxido de Ferro

90% da Crornita recuperada 90% de pureza

Conjunto de Separadores Magnéticos de Alta Intensidade-secos, modelos de Rolos Induzidos e Correias Cruzadas na vertical e horizontal, respectivamente.

b) Separação e concentração magnética da Cassiterita e Tantalita

A Cassiterita concentrada em Separadores Magnéticos, terá, obviamente, um preço de mercado bem superior, quando comparada ao mesmo minério não processado. Além da vantagem do processo acima, tem-se c~do ótimos resultados na recuperação da Tantalita via Separadores de Correias Cruzadas, com campo magnético aplicado na faixa de 15/17.200 Gauss, obtendo-se concentrados com até 70% de pureza, com alto _Ereço no mercado externo, incentivando

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• • • assim, os mi~~eraõo~s. brasileiros ,a maiores inveati!n.,mtos e conseqüentemente, altos nlveis de rentabilidade.

• c) Recuperaxão magnética da Areia •Silica na • fé!Pricaçao Q.o vidro ·

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A se~ação magnética de baixa intensidade por polias e taDibores magnéticos não é . indicada para retirada do Oxido de. Ferro · da Sllica •

O processo que produz resultados extremamente sat'isfatõrios é a separação magn~tica seca de alta intensidade por rolos induzidos (IMR's), conseguindo-se, em matérias-primas particulares, reduções de 0,5% para 0,025%, com extrema seletividaCle e reais reduções de custos operacionais •

• 2. Separadores magnéticos de : alto gradiente a 20.000 • Gauss(HGMS-2~ geração)

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Desde a criação de separadores magnéticos de alto gradiente por H.G. Frantz em 19.37, e G~H. Jones em 1955, houve um tremendo desenvolvimento em projetos e tecnologias de matérias-primas para as referidas máquinas. Matrizes mais comuns são aquelas confeccionadas com malhas de lã de aço .inoxidável especiais que são para partlculas finas como Argila, Caulim, IMagnesita, etc.

Um dos principais fatores considerados na operação de um HGMS é seu custo~acional. Um núcleo de 84" de diâmetro por. 20" de altura, processando aproximadamente SOO galões/minuto de polpa de Caulim, requer ap:COx,ima<lamente 400/500 KW de.anergia • A f~m de garantir um campo linear e uniforme nas matrizes (canister), é necessário um correto dimensionamento do circuito ferroso, em relação à bobina projetada.

Fig~a 7 - Separador Magnético de Alto Gradiente, descontínuo para laboratório, tipo ELS-4

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o circuito ferroso utilizado é cons~ruldo •· com materiais de. alta permeabilidade, a fim• · de permitir a geràção do máximo fluxo (20.000 Gauss) com o mlnimo poss!vel de energia gerada, protegendo, assim, a bObina de super-aquecimento, e assegurando c~ uniforme no interior das matrizes, qual seja: densidade de fluxo (b), conforme:· · figura 8 •

Figura 8 - Distribuição de fluxo dentro de uma matriz (caniste·r) de. ~ Separador de Alto Gradie~~

A força magnética na parte superiÕr e inferior das placas· de aço expostas ao interior das bobinas chega até 150 kg. por polegada quadrada. E realmente fabuloso !

com a bobina de diâmetro 86", a força total será de 670 toneladas !

As dimensões do circuito ferroso são baseadas numa saturação de 15•500 Gauss (1,55 Tesla), e a máxima densidade: de fluxo dentro das matrizes (canister} é de 20.000 Gauss (2 Tesla).

Em testes, o separador industrial produzido­pela Eriez Magnetics - USA, apresentou uma distribuição linear entre B e I com saturação .abaixo de 2T, como mostra a figura n9 09 •

Figura 9 - Distribuição linear Fluxo X Corrente

l!tiez HGMS Kilogauss Vs. Current I<ILOGAUSS 25

20

15

10

5

2 KILOAMPS

3 3.5

..•

A densidade de força devido ao campo magnético é derivada da energia magnética, ou:

F onde permeabilidade do "gap" (espaço livre)

ou no espaço livre ·("gap") F = B dB dx

Com campo uniforme dB = O, logo F = O dx

Com a inclusão das matrizes de lã de aço inoxcidável dB O resultado em separação.

dx

A lã de aço inoxidável satura a 1,2T e qualquer incremento na força magnética, se solicitada, é obtida aumentando-se a densidade de fluxo (B) pelo proporcional aumento da corrente contínua de alimentação (DC)..

A densidade da lã é variável. Um "canister" de 82" x 20", preenchido com 1 tonelada de lã, resulta numa densidade de 6,44%, o que equivale a 6,4% de redução no "gap"(espaço livre) ou 1,3", o que significa redução de 6,44% na alimentação de corrente DC, mantendo, porém, um fluxo de 2T (20.000 Gauss). Um campo uniforme solicita 40.425 NI (amperes-espira) por polegada de espaço livre (air "gap").

Para um "canister" de 20", a força magnetomatriz será de 808.500 NI, o que é capaz de produzir os 2T em alto gradiente, com o mínimo possível de perdas energéticas.

A tabela I mostra as evoluções técnicas conseguidas com novos projetos, via computador, de Separador de Alto Gradiente, em relação a projetos mais antigos e padronizados.

Tabela I - Comparação entre o standard e o novo projeto de·separadores alto gradiente.

MODELO STANDARD NOVO PROJETO

Volts DC 135 72

Amps DC 2.660 2.260

KiloGauss 20 20

Potência 400 KW 165 KW Consumida

Potência 351 KW 163 KW Alimentada

Perda 49 KW 3,7 KW Energética

O fluxo residual no "canister" neste projeto ~ais recente, devido a suas característicAs

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e alimentação citadas, reduz-se de 20 Kilogauss a 6,6 Gauss em segundos, quando a energia é desconectada do equipamento.

O ciclo de trabalho nominal de um Separador de Alto Gradiente é de 70%. Para a~entar este ciclo, é necessário reduzir­se o tempo de desmagnetização para limpeza das matrizes de lã. O tempo de desmagnetização para tal finalidade é de 1 minuto e ele aumenta à medida em que o número de amperes-espira e o porte da bobina aumentam.

o sistema hidráulico do equipamento tem a finalidade de manter baixa a temperatura de operação. Devido à alta corrente necessária para gerar 2T, faz-se obrigatório prover sistema de refrigeração robusto, além de que condutores, ou fios, são super-especiais, perfurados para refrigeração a água. Considerando-se o ciclo de trabalho, o sistema hidráulico é projetado para evitar qualquer paralização do eletroimã, caso haja manutenção dos trocadores de calor. A refrigeração é efetuada por princípio "Loop" (aberto e fechado) , removendo o calor (perdas por R.I2) gerado pela bobina.

A figura 10 ilustra um Separador de Alto Gradiente, fabricação EQUIMAG/ERIEZ-USA, de porte industrial.

Figura lO - Separador magnético de alto gradiente industrial para Caulim, instalado na Georgia­Kaolin, EEUU.

2.1 . Especificações técnicas da máquina de laboratório e planta-piloto HGMS de fabricação Equimag/Eriez (USA)

a) Gauss.gerados no "gap" (entre-ferro): 20.000 (em aberto)

b) alimentação: 40 litros/minuto c) percentagem de sólidos: 10% d) consumo de potência: 70 KW a 950 amperes e) peso total da máquina: 900 kg f) temperatura da á~ua de lavagem e

enxaguamento: 50 C g) Construção da bobina com condutores

retangulares, classe H, totalmente refrigerada a água

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Figura 11 - Diagrama esquemático de um Separador Alto Gradiente

10" (254 MM)

l

_ __,__25• OUADRADw.O~-,--__ _ (63Õ MM)

CONTROLE DE ALIMEN-TAÇJI;O INFERIOR

2.2. Características técnicas da máquina industrial para 601100 TPH

a) aplicação e instalação: purificação do Caulim removendo particulas de Ilmenita e Oxido de Ferro

b) granulometria: 1 micron até 28 mesh c) dimensões e peso: 5 x 2 metros, 340

toneladas d) consumo energético: 3.535 amperes a

400.000 Watts - com painel de comando completo medindo 2 x 3 x 2 metros

e) processo: 1.900 lpm de ·lama f) ajuste çle campo: linear por computador,

de O a 20 KGauss g) caracteri~ticas do canister (receptor

de matrizes): com lã de aço inoxidável, medindo 2,2 metros de diâmetro, e construido com cablagem refrig~~ada a água

2.3. Fatores e conceitos a considerar na aplicação de separadores de alto gradiente

a) Teor e recuperação x campo aplicado e pressão na alimentação •

b) Campo magnético:

Geralmente o valor de 20.000 Gauss é o recomendado para micro-partículas e sub­micro alimentações: entretanto, em alguns casos, tem-se obtido sucesso com menores campos e proprocionais reduções de custos operacionais •

c) Tempo de retenção.

d) Seleção de matrizes:

Muitas delas têm sido testadas, porém, a mais satisfatória é a de malha de lã em aço inoxidável, empacotada à densidade de 6\ no filtro de separação. Isto produz milhares

653

de pontaS agudaS e . extremaS 1 ae forma que 0 gradiente de fluxo seja cada vez maior.

e) Susceptibilidade do mineral alimentado •

f.) Carga magnética x teor de recuperação •

2.4. Processos típicos e aplicaçOesde separadores de alto.gradiente (HGMS)

a) Recirculação e passagens múltiplas:

Para purificação de alimentação não magnética, o Separador de Alto Gradiente, com matrizes em lã de aço inoxidável, retém minérios fracamente magnéticos como Hematita e Goetita, num alto percentual, o que produz arrasto de não magnéticos e conseqüentemente baixo teor final •

b) Processamento de águas residuais•

c) Outras aplicações:

Beneficiamento de minerais extremamente finos como Caulim, Magnesita, Wolframita,. rejeição da Ghalcoperita (cobre amaJ:"elO) .. presente na Molibdenj;ta, remoção do Oxi4o de Ferro e extremamente fino na areia silica, e remoção de part!culas de Pirita em qualquer carvão mineral •

3. Separadores supercondutivos a 50.000 Gauss (3~ geração)

A tecnologia no campo do magnetismo obteve, através da Engenharia e Desenvolvimento do Departamento de Pesquisas da Eriez · Magnetics .. USA, um saldo não mensurável a curto prazo, ao desenvolver o mais revolucionário equipamento de separação e ·concentração magnética, denominado "Alto Gradiente Supercondutivo". Esta descoberta representa total domínio da tecnologia, .ao combater, com total efici~ncia, a elevação de temperatura, que é a maior inimiga do fluxo magnético. Este novo separador, de 50.000 Gauss (5 Tesla}, reduz a energia consumida a praticamente zero, tendo ciclos de trabalho "on-off" menor que um minuto, elevando drasticamente a velocidade de operação dos Separadores Magnéticos, aumentando a capacidade de separação de micro-partículas, para uma grande .faixa de aplicações, anteriormente inatingíveis •

3.1. Rápido aquecimento e desaquecimento do sistema

O mais significativo avanço tecnológico do projeto do Supercondutivo, é o dispositivo de rápida magnetização e desmagnetizàção, qual seja:·o eletroimã rapidamente atinge seu máximo campo (até'ST), .e seu ~~pode caida é menor ainda, resultando em remanência praticamente zero instantâneamente. Na voltagem de 230 Volts DC, a unidade vai de O a 50.000 Gauss em 36

Figura 12 - Separador Supercondutivo - 39 Geração para laboratóri~ e planta-piloto

segundos e retorna a zero em apenas 27 segundos. Esta capacidade permite um incrível aumento de produção, pois é sabido das dificuldades para se desentupir as matrizes de lã numa máquina de 29 Geração (Alto Gradiente).

3.2. Substancial economia de energia

Este equipamento opera a temgeraturas bem próximas do zero absoluto (O Kelvin) sendo inicialmente refrigerada por Nitrogénio liquido e logo após por Hélio liquido. A tais temperaturas, certos .metais exibem resistência zero à corrente elétrica. Máquinas utilizando tais metais produzem campos extremamente fortes, com virttalmente zero de potência "joule" ~ispersada (aquecimento) •

Potência (W) = Corrente (I) x Voltagem (V). De acordo com os projetistas deste equipamento, o Supercondutivo utiliza corrente, mas não voltagem. Desta forma, a equação é incompleta, tornando "zero" a potência "joule" dispersada em calor, fazendo com que o sistema seja absolutamente imprescindível no sentido de economia de energia elétrica, quando comparado a equipamentos de 29 Geração. Exemplificando:

- Um equipamento de laboratório de 29 Geração (Alto Gradiente - 2T), consome aproximadamente 200 KW para gerar 2 Tesla. O Supercondutivo, em contraste,consome 0,007 KW para gerar 5 Tesla. ~ uma máquina compacta, de facil utilização. A bobina é um solenoide de 37 polegadas de altura por 34 polegadas de diâmetro, pesando 3.000 kg O "canister" aceita matr'izes de lã de aço inoxidável com até 4 polegadas de diâmetro e 20 polegadas de comprimento. o campo é variável de zero a 100% abravés de um simples potenciómetro.

3.3. Sistema de refrigeração A primeira fase restringe-se à utilização de Nitrogénio liquido, que tem capacidade

654

de absorção de calor e custa pouco, fazendo com ~ue inicialmente a temperatura caia para 77 · Kelvin. O gás Hélio é então usado para queimar o Nitrogénio, antes que o Hélio líquido seja bombeado à câmara que envolve a bobina. O Hélio então, reduz a temperatura até abaixo de lOOK, levando o circuito elétrico ao estágio de "Supercondução", quando então, uma pequena quantidade de Nitrogénio líquido é suprida à câmara, na parte inferior da bobina, a fim de isolar o Hélio líquido. Em recentes baterias de testes, o Nitrogénio líquido usado foi de 0,18 litros/hora, e o Hélio liquido consumiu-se à base de l litro/hora. Unidades de laboratório e comerciais possuem um sistema fechado de liquefação a fim de reduzir o consumo de Hélio liquido a praticamente zero.

Figura 13- Desenho esquemático do separador supercondutivo de 50.000 gauss -HGMS

• • • • • • • • • ,. • • • • • • • NITROGtNIO HtLIO

LTQUIDO LTQUIDO ,_..,.__.---.. 30ACINPUT •

...... ~ ....t!Z =\1.:1 ;.w ~> ~>

CANIS TER

BOBINA SUPER­CONDUTORA & HtLIO L!QUJDO VliCUO

NITROGtNIO L!QUIDO

3.4. Conclusão/aplicações típicas Devido a este projeto esclusivo,o novo Separador Supercondutivo pode 2erar 5 Tesla, possuindo mesmas dimensoes e pesando a metade de uma máquina de Alto Gradiente convencional, limitada a 2T, solicitando apenas 10% da energia nominal, reduzindo substancialmente o porte do painel de alimentação.

Toda concentração inicial dirigida à área de minera~ão tem sido com objetivo de purificaçao do Caulim e refratários, visto que o alto custo da utilização do processo mecânico/químico inviabiliza qualquer projeto com máquin~Supercondutivas. Mas a aplicação deste sistema é bem mais extensa, por exemplo: na indústria,do carvão, para separar micro-partículas de Pirita {Sulfito de Ferro) do minério. Supercondutivos também podem ser us~dos para remover catalizadores de óleo, assim como no tratamento da água em diversas aplicações. Empresas farmacêuticas já estão obtendo vantagens deste processo na remoção de compostos ferrosos de amidos e açúcar, que formam a base de muitas drogas._

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• • • e 4. Evolução tecnológica do • setor- comentários finais • • • • • • • • • • • •

O cmapo de separação e concentração magnética tem se desenvolvido rapidamente . nos últimos dez anos, após 20/25 anos de estagnação, por dificuldades de tornar industrial processos e resultados viabilizados em laboratórios e plantas­piloto •

No Brasil, muito se fez na última década • Vários laboratórios de pesquisas tecnológicas e universidades equiparam-se com máquinas de separação magnética, e os resultados imediatamente apareceram viabilizando projetes outrora engavetados, por impossibilidade de obter-se resultados tecnológicos expressivos.

Minérios magnéticos, ou com impureza ma~nética, secos e grossos até 100/120 mesh, puderam ser facilmente concentrados ou separados por máquinas compostas de

• rolos induzidos, ou correias cruzadas, gerando fluxos de até 17.000 Gauss.

• Devido ã dificuldade de liberação, emateriais finos não apresentaram bons

resultados nestes equipamentos, forlando .fabricantes a desenvolver máquinas umidas

•de baixa e alta intensidade, concentradas através dos Separadores de Polias ou

• Tambores, e os equipamentos tipo "Jones"de carrossel, para altas toneladas e campos

• de até 17. SOO Gauss •

• • Figura 14 -

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Desenvolvimento e tecnologia no processo Supercondutivo • Vide canister e sistema de refrigeração

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Micro-part!culas de minérios fracamente magnéticos permaneceram sem processo ou equipamentos que viabilizassem sua utilizalão atê 1974/78, quando foi construJ.do o primeiro Separador Magnético de 29 Geração, denominado Alto Gradiente, processando materiais de até 400 mesh, gerando fluxos de até 2T (20.000 Gauss) •

Devido à necessidade de restrição de custos em função do consumo de energia, e maior rendimento na separação, teremos, a partir de agora, com os Separadores Supercondutivos (39 Geração), um rápido crescimento na utilização do prOcesso ~agnético para minérios extra-finos(acima de 300 mesh), e que requerem alto campo de separação (acima de 20.000 Gauss).

Pode-se finalmente dizer "rompeu-se tecnologicamente a última barreira ao 'processo magnético em seu mais amplo e vasto sentido" e, enquanto a Eriez Magnetics retém muitas patentes nos campos ma'gnético e vibratório, esta utilização, desenvolvimento e transformação em máquina é o maior degrau de crescimento em todos os tempos, após a descobertc e aprimoramento do magnetismo no Século XVIII.