UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE. CAMPUS UNIVERSITRIO DE MARAB II DISCIPLINA: TRATAMENTO DE MINRIOS I

PENEIRAMENTO E MOAGEM

HERMESON CARNEIRO RODRIGUES IZABELLA DA SILVA VARGENS LUCAS ALBUQUERQUE BICELLI MAYARA DA COSTA LISBOA THIAGO BENTES CELSO

MARAB-PA 2011 HERMESON CARNEIRO RODRIGUES IZABELLA DA SILVA VARGENS LUCAS ALBUQUERQUE BICELLI MAYARA DA COSTA LISBOA THIAGO BENTES CELSO

PENEIRAMENTO E MOAGEM

Trabalho apresentado apresentado ao professor Silvio Bispo pelos professor Lucynewton Silva alunos pelos alunosperodo do Moura do terceiro do quinto curso de Engenharia de Minas perodo do curso de Engenharia e Meio Ambiente, referente de Minas e Meio Ambiente, obteno parcial de nota na referente obteno parcial de disciplina Qumica Analtica. nota na disciplina Tratamento de Minrios I.

MARAB-PA 2011

SUMRIO 1. INTRODUO 2. PENEIRAMENTO 2.1. Conceito 2.2. Escalas granulomtricas 2.3. Tipos de equipamentos 2.4. Mecanismos do peneiramento 2.5. Eficincia do peneiramento 2.6. Dimensionamento dos equipamentos 2.7. Efeito de umidade 3. MOAGEM 3.1. Equipamentos utilizados 3.2. Circuitos de moagem 3.3. Tipos de moinhos 3.4. O mtodo de Bond 3.5. Dimensionamento de moinhos 3.6. Moagem autgena 3.7. Desgaste de moinhos 4. CONCLUSO 5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Escalas Granulomtricas. Tabela 2 - Fatores de finos e de eficincia de peneiramento. Tabela 3 - Fatores de Abertura Tabela 4 - Fatores de Deque Tabela 5 - Fatores de peneiramento via mida Tabela 6 - Fator de ineficincia em circuito aberto Tabela 7 Fator de eficincia do dimetro do moinho. Tabela 8 Valores de EF5 para diversos P80. Tabela 9 Valores de EF8. Tabela 10 - Frmulas para determinao de desgastes em funo do ndice de abraso (g/kWh).

LISTA DE FIGURAS

Figura1: Representao esquemtica de uma grelha fixa. Figura 2: Representao esquemtica de uma peneira DSM. Figura 3 Grelhas vibratrias. Figura 4 Estrutura das peneiras vibratrias. Figura 5 - Capacidade bsica de peneiramento para material com densidade aparente de 1.602 kg/m3. Figura 6 Efeito da umidade sobre o peneiramento. Figura 7 - Moinho de Carga Cadente Figura 8 - Acionamentos de moinhos. Figura 9 Perfis internos de revestimentos de borracha. Figura 10 Perfis de revestimento metlico. Figura 11 Moinho cilndrico. Figura 12 Moinho de martelos Figura 13 Moinhos de rolos.

1. INTRODUO O peneiramento um dos mtodos mais antigos na rea de processamento mineral e, at hoje, usado com aplicao comprovada numa variedade de indstrias e nas mais diferentes reas. Na rea mineral, o peneiramento pode ser utilizado na separao por tamanho, no desaguamento, na deslamagem, na concentrao e em muitas outras combinaes dessas aplicaes. Peneiramento tem por objetivo a separao de uma populao de partculas em duas fraes de tamanhos diferentes, mediante a sua apresentao a um gabarito de abertura fixa e pr-determinada. Cada partcula tem apenas as possibilidades de passar ou de ficar retida. Os dois produtos chamam-se oversize ou retido e undersize ou passante. Os gabaritos podem ser grelhas de barras paralelas, telas de malhas quadradas, telas de malhas retangulares, telas de malhas alongadas, telas de fios paralelos, chapas perfuradas e placas fundidas. A faixa de tamanhos submetidos ao peneiramento vai desde mataes de 18 (0,46m) a talco (130m). Os equipamentos capazes de fazer este servio so muitos e variados, podendo ser divididos genericamente em peneiras fixas, peneiras vibratrias inclinadas, peneiras vibratrias horizontais, grelhas e trmeis ( peneiras rotativas). A moagem a operao unitria responsvel pelos processos de fragmentao do minrio na faixa de tamanhos abaixo de , utilizando-se de mecanismos de arredondamento das partculas, quebra e abraso. Diferentemente da britagem, que trabalha com faixas de tamanhos mais grosseiros e a reduo ocorre por compresso e impacto, a moagem fragmenta partculas mais reduzidas. A moagem tem como principais objetivos: liberao das espcies minerais para posteriores processos de concentrao, adequao de produtos s especificaes granulomtricas industriais, transporte em minerodutos, adequao utilizao subsequente, e aumento da rea de superfcie para facilitar a reao qumica em processos hidrometalrgicos. Quando se fala em moagem autgena, diz-se respeito a operao realizada num nico equipamento e num nico estgio com redues de tamanho que cobrem desde a fase de britagem primria at a moagem.

Vale ressaltar que a moagem uma etapa do beneficiamento mineral muito cara, da sua importncia do ponto de vista gerencial.

2. PENEIRAMENTO

2.1.Conceito a operao de separao de uma populao de partculas em duas fraes de tamanhos diferentes, mediante a sua apresentao a um gabarito de abertura fixa e predeterminada. Cada partcula tem apenas as possibilidades de passar ou ficar retida. Os dois produtos chamam-se oversize ou retido e undersize ou passante. O peneiramento dito a seco quando feito com o material na sua umidade natural (que ao pode, entretanto, ser muito elevada). Os peneiramentos industriais a seco so realizado, normalmente, em fraes granulomtricas de at 6 mm. Entretanto, possvel peneirar a seco com eficincia razovel em fraes de at 1,77mm. E dito a mido ou via mida quando o material alimentado na forma de uma polpa ou recebe gua adicional atravs de sprays convenientemente dispostos sobre os decks de peneiramento, esta gua tem o propsito de facilitar a passagem dos fins atravs da tela de peneiramento. A mido, o peneiramento industrial normalmente aplicado para at 0,4 mm, mas recentemente tem sido possvel peneirar partculas mais finas, da ordem de 50 m. 2.2.Escalas Granulomtricas. A determinao das faixas de tamanho das partculas feita por meio de uma srie de aberturas de peneiras que mantm entre si uma relao constante. Rittinger: an= a0rn Onde:

an: abertura de ordem n;a0: abertura de referncia(a0=1mm); r: razo de escala (r= e2 = 1,414) U.S Tyler Company, tomou a abertura de referncia (a0) 74m. Tornando-se de uso geral para todo o mundo. Posteriormente, Richards adotou como razo de escala r=4e2 = 1,19. Tomada como padro pelo Governo Americano. As aberturas para Tyler e Richards foram relacionadas ao nmero de malhas (mesh) que representa o nmero de aberturas de uma mesma dimenso contido em um

comprimento de 25,4mm. A escala ISO (International Standard Opening) adotou como abertura 1 mm, correspondente a 18 malhas e como razo e2= 1,414. Tabela 1- Escalas Granulomtricas

2.3. Tipos de Equipamentos. Podem ser divididos em trs tipos: Grelhas - barras metlicas dispostas paralelamente, mantendo um espaamento regular entre si. Crivos chapas metlicas planas ou curvas, perfuradas por um sistema de furos de vrias formas e dimenso determinada. Telas fios metlicos tranados geralmente em duas direes ortogonais, de forma a deixarem entre si malhas ou aberturas de dimenso determinadas, podendo estas ser quadradas ou retangulares. Esses equipamentos podem ser classificados de acordo com o seu movimento, em duas categorias: 2.3.1 Fixas. A nica fora atuante a gravidade e por isso esses equipamentos possuem superfcie inclinada.

2.3.1.1 Grelhas fixas. Constitudas de barras ou trilhos eqidistantes apoiados numa estrutura de suporte. So muito comuns as grelhas horizontais, usadas para o marroamento manual do material retido, antes do britador primrio. As grelhas inclinadas so autodescarregveis. Exemplo as grelhas fixa DSM: Grelhas DSM - estas consistem de um conjunto de barras paralelas espaadas por um valor pr-determinado, e inclinadas na direo do fluxo da ordem de 35 a 45. So empregadas basicamente em circuitos de britagem para separao de blocos de 7,5 a 0,2 cm, em geral, sendo utilizados invariavelmente a seco. Sua eficincia normalmente baixa (60%), porque no havendo movimento da superfcie no ocorre a estratificao, que facilita a separao. Um valor aproximado para a capacidade das grades de 100 a 150 t de material por p quadrado de rea em 24 h, quando as barras esto distantes entre si de 2,54 cm.

Figura1: Representao esquemtica de uma grelha fixa. 2.3.1.2. Peneiras fixas. Tm um deck reto, inclinado, ou de projeto especial (sieve bends) como as peneiras DSM. Com exceo das peneiras DSM as peneiras fixas tm uma eficincia muito baixa, inferior a 50%, o que limita a sua aplicao, alm de capacidade baixa. O dimensionamento pode ser feito pela frmula: rea necessria (m2)= t/h alimentada / 1,5. Abertura (mm) Peneiras DSM - as peneiras fixas DSM (Figura 5.14) introduzidas pela Dutch State Mines, so utilizadas para desaguamento de suspenses e para uma separao precisa de suspenses de partculas finas. Recentemente, vm sendo empregadas em circuito fechado de moagem quando a granulometria do produto grossa e no

peneiramento a mido de materiais finos at 50 m. Esta compreende uma base curva formada por fios paralelos entre si, formando um ngulo de 90 com a alimentao. A alimentao feita por bombeamento na parte superior da peneira sendo distribuda ao longo de toda a extenso da peneira. Partculas com tamanho de aproximadamente a metade da distncia do espao entre fios passam pela superfcie da peneira. O dimetro de corte depende da percentagem de slido da polpa, o que faz com que esse parmetro tenha que ser bem controlado para que se possa obter um rendimento adequado da peneira. O peneiramento tende a concentrar nos finos os minerais mais densos, ao contrrio do que ocorre com outros classificadores. Possuem uma elevada capacidade de produo, podendo-se utilizar como um valor mdio para pr-dimensionamento, 100 m3/h por metro de largura de leito para abertura de 1,0 a 1,5 mm.

Figura 2: Representao esquemtica de uma peneira DSM.

2.3.2. Mveis. 2.3.2.1. Grelhas vibratrias. So semelhantes s grelhas fixas, mas sua superfcie est sujeita a vibrao. So utilizadas antes da britagem primria. O escalpe de run of mine envolve mataces que podem pesar algumas toneladas. Exige, portanto equipamentos extremamente robustos e a eficincia uma considerao secundria, pois o objetivo apenas aliviar o britador. O comprimento foi encurtado para aumentar a resistncia flexo. A inclinao do deck foi aumentada para facilitar o rolamento dos blocos de grandes dimenses para frente. As telas foram

substitudas por grelhas de trilhos ou barras. Todo o equipamento foi reforado e o chassi obrigatoriamente revestido com material resistente ao desgaste. O objetivo da instalao de uma grelha vibratria num circuito diferente do da instalao de uma peneira vibratria: no se deseja uma separao eficiente dos finos e dos grossos, mas no to somente desviar uma quantidade razovel de finos do britador (estes finos so mais midos que as partculas grosseiras, de modo que mais fcil causarem entupimentos. Igualmente, embora passem pelo britador sem serem cominudos em princpio causam abraso e desgaste). Assim, a eficincia no uma considerao primordial e grelhas vibratrias trabalham com valores entre 60 e 70%.

Figura 3 Grelhas vibratrias. 2.3.2.2. Peneiras reciprocativas. Estas realizam um movimento alternado praticamente no mesmo pano da tela, tendo como resultante uma fora positiva que faz com que as partculas movam-se para frente. Devido a esse movimento natural, as peneiras reciprocrativas trabalham com uma pequena inclinao, entre 10 e 15. A amplitude de seu movimento varia entre 2 e 25 cm com uma freqncia de 800 a 60 movimentos por minuto, respectivamente. So empregadas na classificao de carves e de outros materiais friveis, porque reduzem a fragmentao eventual das partculas. De um modo geral, esse tipo de peneira tem um campo de aplicao restrito, diante das maiores vantagens apresentadas nas peneiras vibratrias. 2.3.2.3. Peneiras vibratrias. Constitudas por um chassi robusto, apoiado em molas, um mecanismo acionador do movimento vibratrio e um, dois ou trs suportes para as telas (decks). Quando so peneiradas partculas de tamanho grande, necessrio revestir as paredes

internas do chassi com placas de material resistente a abraso. Quando o material muito pulvurulento e desprende grandes quantidades de poeiras, necessrio encapsular ou confinar o equipamento. Existem peneiras suspensas (em vez de apoiadas), mas o seu uso raro em minerao. Podem ser divididas em duas categorias: a) Peneiras vibratrias inclinadas: Movimento circular ou elptico num determinado plano te inclinaes variando entre 15 e 35 e transportam o material no leito a uma velocidade de 18 a 36 m/min, dependendo da inclinao O movimento vibratrio circular faz com que as partculas sejam lanadas para cima e para frente, de modo que possam se apresentar tela vrias vezes, sempre sobre aberturas sucessivas. Este movimento causa tambm estratificao do conjunto de partculas sobre a tela, de modo que as partculas maiores fiquem por cima e as partculas menores por baixo. A importncia da inclinao que a altura do leito sobre ela varia com ela. O ideal seria poder aumentar a inclinao at ter um leito cuja espessura fosse a de uma nica partcula e ento o peneiramento seria imediato, pois todas as partculas estariam sobre a tela, mas isto impossvel. A direo da rotao no mesmo sentido do movimento das partculas sobre o deck facilita o escoamento do oversize, dando maior capacidade, mas diminuindo a eficincia do peneiramento. J a rotao no sentido oposto dificulta o escoamento e aumenta a probabilidade das partculas atravessarem a tela. b) Peneiras vibratrias horizontais. Movimento vibratrio praticamente retilneo, num plano normal superfcie de peneiramento a altura de vo imprimindo a partcula menor que na peneira inclinada, o que impede o seu uso cm aberturas grandes. Por tudo isto necessrio um movimento diferente. Transportam o material sobre o leito velocidade de 12 m/min. Esta diferena de movimento exige mecanismos diferentes de acionamento, um projeto mecnico diferente, acarretando algumas alteraes no processo: 1) A capacidade da peneira horizontal 40% maior que a de uma peneira vibratria de mesma rea. 2) A faixa tima restrita.

3) Fora desta acima, a eficincia muito baixa, tendo sucesso como desaguador deixando passar somente gua, mantendo as partculas slidas do oversize. 4) Movimento retilneo mais energtico que o circular em decorrncia do entupimento da tela. Peneiras com inclinao negativa o ponto de descara tem cota superior ao de carregamento objetivo de aumentar o tempo de residncia de o leito ser o deck aumentando a eficincia do peneiramento fino. Peneiras vibratrias horizontais e inclinadas so, portanto equipamentos diferentes e no impunemente que se troca um pelo outro. Em princpio, deve-se dar sempre preferncia para as peneiras inclinadas. As peneiras horizontais, tambm chamadas de low head, ficariam ento para situaes em que na h disponibilidade de espao vertical, limitadas sua restrio de tamanhos de peneiramento.

Figura 4 Estrutura das peneiras vibratrias. 2.3.2.4. Peneiras modulares: A banana screen ou mais precisamente, peneira modular, um conceito novo. A peneira, de movimento retilneo, projetada com o deck dividido em dois ou trs mdulos de inclinaes diferentes. O primeiro mdulo tem inclinao elevada, de modo que a altura do leito baixa e as partculas finas chegam rapidamente tela.

Ocorre rapidamente passagem das partculas fceis de peneirar, o que alivia a peneira rapidamente. O leito assim diminudo chega ao segundo mdulo, que tem a inclinao adequada para a tela de peneiramento desejado. Ocorre a passagem das partculas, facilitada pelo menor volume do leito, pois as partculas fceis de peneirar j saram e o leito est muito mais baixo, alm de j ter ocorrido estratificao. Finalmente, o terceiro mdulo tem inclinao bastante reduzida, dificultando a passagem do oversize sobre ele e aumentando a eficincia do peneiramento, pela maior chance que as partculas de baixa probabilidade de peneiramento tm a passagem. Dessa forma a eficincia do peneiramento aumentada e, como o movimento retilneo, a rea necessria reduzida de 40% em relao peneira vibratria inclinada segundo os fabricantes. 2.3.2.5. Outras peneiras: Existem outros modelos de peneiras, para utilizaes especiais ou em outras indstrias (qumica, farmacutica, alimentos,...). Elas so pouco freqentes na indstria mineral. Citamos: peneiras planas circulares, peneiras reciprocativas (movimento linear de baixa freqncia), peneiras de probabilidade, peneiras de ressonncia e peneiras de rolos usadas para peneirar pelotas.

2.4. Mecanismos do peneiramento. As peneiras so peas vitais e crticas em qualquer usina de beneficiamento. Assim sendo, todo cuidado deve ser tomado na seleo de peneiras para que sejam de tamanho e tipo adequado. O funcionamento de uma peneira e o comportamento das partculas em relao a ela deve ser considerado de dois pontos de vista: o do conjunto de partculas e o de cada partcula individualmente. Comportamento coletivo: Para poder peneirar, uma peneira deve exercer trs aes independentes e distintas sobre a populao de partculas que alimentada a ela, como: - deve transportar as partculas de uma extremidade do deck outra; - deve estratificar o leito de modo que as partculas maiores fiquem por cima e as menores por baixo: o ideal seria aumentar a inclinao do deck at ter um leito cuja

espessura fosse de uma nica partcula e ento o peneiramento seria imediato, pois todas as partculas estariam sobre tela. Mas na prtica isso no ocorre, quando o leito alimentado sobre o deck est todo misturado, com partculas grossas e finas em todas as posies. A estratificao ocorre porque as partculas grossas e finas tm massas diferentes. Cada partcula adquire uma quantidade de movimento mv que o produto de sua massa pela velocidade adquirida pelo deck. As partculas maiores tm quantidades de movimentos maiores e por isto so lanadas mais longe, e acabam ficando na poro superior do leito. Com as partculas menores ocorre o inverso, estratificando-se o leito desta forma. necessrio assegurar a capacidade de transporte de todas as partculas em uma peneira, o espao suficiente para acomodao do leito e o tempo suficiente para as partculas finas se apresentem tela e atravessem. O transporte do material sobre as peneiras vibratrias assegurado pelo movimento da peneira. A tela deve dar um impulso a cada partcula, capaz de levant-la e lan-la frente. Este impulso deve ser tal que a partcula caia adiante, nunca sobre a mesma malha, e tambm no deve sobrevoar vrias malhas ao mesmo tempo, pois estaria desperdiando chances de atravess-la. A freqncia da vibrao tem por funo estratificar o material sobre o leito, fazendo com que as partculas finas fiquem por baixo e se apresentem tela para atravess-la. Como ela aumenta a medida que a abertura da malha diminui, comeam a aparecer problemas estruturais para as freqncias maiores, levando a varias solues mecnicas. A inclinao da peneira afeta vrios parmetros da operao: - vazo: quanto mais inclinada, maior a capacidade de alimentao; - altura do leito: correspondentemente, quanto maior a inclinao, menor ser a altura da camada de oversize. Isto bom porque reduz o desgaste da tela. O limite da inclinao devido a que uma inclinao excessiva acaba fazendo o mesmo efeito do aumento da amplitude: as partculas passam a ser lanadas muito frente, perdendo a chance de atravessar a tela. Comportamento individual das partculas As partculas de tamanhos diferentes (dimetro d), em relao abertura da tela (a), apresentam comportamentos distintos.

- para d>1,5 as partculas maiores que 1,5 vezes a abertura da tela escorre sobre a tela e so encaminhadas para o oversize. No acarretam problemas para o peneiramento, exceto problemas operacionais, se sua quantidade grande. Neste caso podem deformar a tela devido ao seu peso elevado, arreganh-la pelo impacto, ou acentuar o seu desgaste. - 1,5 a>d>a partculas entre uma vez e meia a malha e a malha tambm vo para o oversize. A diferena em relao classe anterior que, como tem tamanho prximo ao da malha, fazem vrias tentativas para passar e podem acabar presas em alguma abertura, no saindo mais de l. Quando a sua quantidade muito grande, pode haver perda substancial de capacidade de peneiramento. Nestes casos, a regulagem da amplitude e frequencia passam a ser crtica. - a>d>0,5a partculas menores que a abertura da tela e maiores que metade dela. Estas partculas s atravessam a tela quando caem sobre a malha em tal situao. Na prtica, isto s acontece aps um numero elevado de tentativas e, ainda assim, grande numero de partculas acaba sendo encaminhado ao oversize. Esta faixa de tamanhos denominada faixa crtica e determinante tanto da capacidade da peneira como da eficincia do peneiramento. - d