PRINCÍPIOS DE REOLOGIA

A separação de partículas no beneficiamento gravimétrico é influenciada pelas i d d fí i d í l d fl id d ãpropriedades físicas das partículas e do fluido de separação.

Além da densidade, a separação é significativamente influenciada pelas t í ti ló i d fl idcaracterísticas reológicas do fluido.

FLUIDOS NEWTONIANOS

F

FLUIDOS NEWTONIANOS

ÁreaA

Velocidadeu

ForçaF

z Fluido

FzAuF µ=

o de Bingham

udoplástico uF µ=

ante

- τ Plástico de

ano

Pseudop

µ aτ o dAdF /=τ dzd /uS =

zAµ

ão c

isal

ha

e

Newtoniano

µµ a Sτ µ=

Tens

ã

Dilatan

teFLUIDOS NEWTONIANOS:A VISCOSIDADE INDEPENDE DA

µ aFLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS:A VISCOSIDADE DEPENDE DATAXA DE CISALHAMENTO

TAXA DE CISALHAMENTO

Taxa de cisalhamento - STAXA DE CISALHAMENTO

INTRODUÇÃO

Processo originalmente desenvolvido para o beneficiamento de carvões g pminerais de difícil lavabilidade

Instalação pioneira na Staatsmijnen da HolandaInstalação pioneira na Staatsmijnen da Holanda(Dutch State Mines)

Requisitos necessários para materiais formadores de i dmeios-densos:

· Resistência à degradação por abrasão· Baixa abrasividade

R i tê i à ã· Resistência à corrosão· Elevada densidade· Facilidade de recuperação· Baixo custo· Baixo custo

Materiais utilizados na preparação de meios-densos

Densidade do material 3

Densidade máxima 3

Granulometria Material puro (g/cm3) utilizada (g/cm3) típica utilizada

Ferrosilício(14-16% Si)

6,7 3,8 -210 µm( )Galena (PbS) 7,6 3,3 -210 µm

Magnetita (Fe3O4) 5,2 2,4 -45 µmg ( 3 4) , , µ

Pirita (FeS2) 5,2 2,4 -

Barita (BaSO ) 4 7 2 0 75 µmBarita (BaSO4) 4,7 2,0 -75 µm

Quartzo (areia) 2,6 1,4 425 x 150 µm

Distribuições granulométricas de amostras de ferrosilício comercial

Tamanho (µm)

Atomizado Moído

Grosso Fino Ciclone Ciclone 48D 65D 100D 150D 270DGrossoEspecial

FinoEspecial

Ciclone 60

Ciclone 40

48D 65D 100D 150D 270D

+212 2–4 1–3 0 0 0–2 0–1 0–1 0–1 0

212+149 5–9 3–7 0–1 0 4–8 0–3 0–1 0–1 0

149+106 11–15 8–12 0–3 0 12–18 4–8 1–4 0–2 0–1

106+75 15–21 13–17 2–4 1–3 19–27 9–17 5–10 2–6 0–3

75+45 20–26 19–25 20–24 10–14 20–28 24–32 20–28 13–21 7–11

-45 32–42 42–50 60–78 82–90 27–35 47–55 61–69 73–81 85–89

-20 9–19 15–25 32–42 47–75 5–15 15–25 25–35 40–50 52–62

A densidade do meio-denso formado é determinada pelas equações a seguir:equações a seguir:

ρ =100

C C+ ( )100( )

ρ

ρ

mm

sm

CC

=+ −

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥100 ρ

ρm

v s vC C=

+ −( )100100

Onde:ρm é a densidade do meio-densoρs é a densidade dos sólidosCm e Cv são as percentagens de sólidos em massa e volume no meio-denso

Estabilidade e reologia de meios-densosg

3.0

3.5Pa

)

42 6% - 3,43 g/cm3

2.0

2.5

ham

ento

(P 42,6%

40% - 3,28 g/cm3

/cm3

1 0

1.5

ão d

e ci

salh

36% - 3,08 g/cm

30,3% - 2,73 g/cm3

2 41 g/cm3

0.5

1.0

Tens

ã 324,8% - 2,41 g

18,5% - 2,05 g/cm3

Efeito da concentração volumétrica de ferrosilício moído no

20 50 80 110 140 170Taxa de cisalhamento (s-1)

0.0

Efeito da concentração volumétrica de ferrosilício moído no comportamento reológico do meio-denso

3.0

3.5a) 25% - 1,95 g/cm3

2.0

2.5

ham

ento

(Pa 2

22,5% - 1,86 g/cm3

/cm3

1.0

1.5

ão d

e ci

salh

20% - 1,76 g/cm

15% - 1,57 g/cm3

0 0

0.5Tens

ã

10% - 1,38 g/cm3

Efeito da concentração volumétrica de magnetita no comportamento

0 50 100 150 200 250 300Taxa de cisalhamento (s-1)

0.0

Efeito da concentração volumétrica de magnetita no comportamento reológico do meio-denso

60)

40pare

nte

(cP

)

aFerr

osilí

cio

Mag

netit

a

Qua

rtzo

20scos

idad

e ap

Gal

enaF

0

Vis

Equação 4.9

1 2 3 4 5Densidade específica do meio-denso (g/cm3)

Efeito da densidade da polpa na viscosidade do meio-densoEfeito da densidade da polpa na viscosidade do meio-denso

12cm

/min

)

Método de Concha-Almendra(4.4.4)

8

men

taçã

o (c

Galena4e

de s

edim

Quartz Ma

Ferrosilício

a

0Velo

cida

de

zo

Magnetita

1 2 3 4 5Densidade do meio-denso (g/cm3)

0V

Efeito da densidade da suspensão na velocidade de sedimentação doEfeito da densidade da suspensão na velocidade de sedimentação do meio-denso

16

m/m

in)

100D

65D

48D

12

men

taçã

o (c

m

150D D

8

de d

e se

dim

270D

150D

4

Velo

cida

0D

1.7 2.0 2.3 2.6 2.9 3.2 3.5Densidade específica do meio-denso (g/cm3)

0

Influência da granulometria do ferrosilício na estabilidadeInfluência da granulometria do ferrosilício na estabilidade do meio-denso

tipoi

se)

90 cio

cio

aren

te (c

en

60

90

Qua

rtzo

angu

lar

Qua

rtzo

esfé

rico

Ferr

osilí

cno

vo

Ferr

osilí

cga

sto

sida

de a

pa

30

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5íf

Visc

os

Densidade específica do meio-denso

Efeito da forma da partícula na viscosidade do meio-denso

pois

e) 50

1 2 3 41 - Ferrosilício esférico + 10% finos de minério de manganês2 - Ferrosilício esférico + 5% caolinita3 - Ferrosilício esférico + 5% finos

aren

te (c

enti

30

40 de minério de manganês

4 - Ferrosilício esférico

cosi

dade

apa

20

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

Visc 10

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Densidade específica da polpa

Efeito da presença de contaminantes na viscosidade de meios-densos

6

7

m/m

in

1 1 - Ferrosilício esférico2 - Ferrosilício esférico + 0,1% bentonita3 - Ferrosilício esférico + 5% finos minério manganês4 - Ferrosilício esférico + 5% caolinita

4

5m

enta

ção,

cm

2

2

3

dade

de

sedi

m

1

0

Velo

cid

3

4

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0Densidade específica da polpa

Ef it d d t i t t bilid d d i dEfeito da presença de contaminantes na estabilidade de meios-densos

Influência da reologia no processo de separaçãoInfluência da reologia no processo de separação

P d i i 3 f i d ã dPodem existir 3 fatores que impedem a separação demateriais em processos a meio-denso:

•Inexistência de um Tensão Mínima de Cisalhamento quefaça a partícula movimentar-se em fluídos não-newtonianos;newtonianos;•Tempo Insuficiente para a separação das partículas;•Ação de Correntes Dispersivas, causando remisturas.ç p ,

Influência da reologia no processo de separação

100

14,8 cP6,9 cP

60

80pa

rtiç

ão (%

)

29,5 cP

40

efic

ient

e de

p

0

20Coe

Efeito da viscosidade na separação de carvão 50x6 mm em

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Densidade relativa

0

Efeito da viscosidade na separação de carvão 50x6 mm em separador estático a meio-denso.

Etapas do processo de separação em meio-denso

Os circuitos normalmente apresentam as seguintes etapas:

•Preparação da alimentação;

•Separação dos produtos flutuado e afundado no equipamento a meio-denso;

•Recuperação do material formador do meio-denso dos produtos separados;

•Regeneração da polpa de meio-denso.

Preparação da alimentação(classificação granulométrica) Meio denso(classificação granulométrica) Meio-denso

FlutuadoAfundado Separação no equipamento

Separação do meio-densodo produto afundado(recuperação do meio-denso)

Separação do meio-densodo produto flutuado(recuperação do meio-denso)

Água de lavagem

Meio-denso

Lavagem do flutuadoLavagem do afundado

Produto final(afundado)

Produto final(flutuado)

Regulagemmeio-denso

Água de lavagem Meio-densoRegeneração do meio-denso

Rejeito finoÁgua nova

Limpeza Produtos

Separadores Magnéticos

Regulagem da densidade do meio-denso

Método da diferença de pressões

Método Radiométrico

Pressão de ar

pressõesMeio-denso

Radiométrico

∆p Fonte de raios gama

Meio-denso

Bolhas de ar

Detector de raios gama

Detector de raios gama

raios gama

∆h

Diferença do sinal