Capítulo 10 – Concentração gravimétrica

Report
Procesamiento de minerales I
Concentração gravimétrica
Maria Luiza Souza
Montevideo – Porto Alegre
12-16 Agosto 2013
UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY
UFRGS - DEMIN - BRASIL
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Neste item é apresentada a operação de
concentração gravítica bem como os
equipamentos mais usados.
- Jigues
- Mesas
- Calhas (canaletas)
- Espirais
- Concentradores centrífugos de cesto
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Introdução
A concentração gravimétrica é baseada na diferença de densidade entre dois
ou mais minerais que se pretende separar.
É usada, por exemplo, no processamento de minerais de ferro, tungstênio,
estanho, ouro, minerais industriais e lavagem do carvão.
Pode ser empregada em uma etapa anterior à flotação para separar
partículas maiores (liberadas) , que não podem ser recuperadas na flotação.*
A separação por diferença de densidades envolve dois métodos diferentes:
- Separação em água que é a concentração gravimétrica propriamente dita;
- Separação em meio denso (DMS). Neste caso, o meio tem uma densidade
controlada (maior do que a densidade da água).
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Introdução
O critério de concentração (CC), originalmente sugerido por Taggart*, é
usado em uma primeira aproximação e fornece uma idéia da facilidade de se
obter uma separação entre minerais por meio de processos gravimétricos.
Entretanto, observar que este cálculo desconsidera o fator de forma das
partículas minerais. É definido como segue.
Para concentração em água  CC = (ρp −1) /(ρL−1)
eq. [1]
onde:
ρp e ρL são as densidades dos minerais pesado e leve, respectivamente,
e a densidade da água igual a 1,0.
Para concentração em meio denso  CC = (ρp − ρmd) /(ρL− ρmd) eq. [2]
onde: ρmd é a densidade do meio denso.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Introdução
O Quadro abaixo mostra a relação entre o critério de concentração CC e a
facilidade de se realizar uma separação gravimétrica .
Muito cuidado com o uso do o critério de concentração (CC), pois de
acordo com Burt*, por desconsiderar a forma das partículas, surpresas
desagradáveis quanto à eficiência do processo podem se verificar na
prática.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Introdução
Exemplos:
Estabelecer a dificuldade de separação em água dos seguintes pares de
minerais:
- Wolframita/areia  CC = ?
- Schelita/areia  CC = ?
- Schelita/Wolframita  CC = ?
- E hematita de rutilo (ou de ilmenita) ?
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Introdução
A importância do controle granulométrico na concentração gravimétrica
O movimento de um sólido em um fluido é afetado por sua densidade e por seu
tamanho. Sendo que o tamanho tem maior influência nas partículas graúdas
(grossos).
A eficiência da separação gravimétrica aumenta com o incremento do tamanho
da partícula, pois o movimento no fluido ocorre em regime turbulento
(newtoniano).
Assim, é praticamente obrigatório eliminar do sistema partículas pequenas cujo
movimento está condicionado por fenômenos de fricção superficial (Stokes).
Em resumo: na separação gravimétrica é necessário um rigoroso controle
granulométrico. A operação de separação realizada em intervalos pequenos de
tamanhos permite diminuir a influência do mesmo e lograr que a separação
dependa em grande parte da densidade dos sólidos.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Tabela 1- Influência do tamanho da alimentação na escolha do método gravimétrico
Hidrociclone: é o “water only cyclone”, que é um equipamento de
concentração (não de classificação). Ver a Figura 13 no slide 18, Cap.09.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
- Crivo
- Tanque (tolva)
- Sistemas:
1. de impulsão e sucção.
2. para adequar a forma da
onda d’água.
3. para regular o fluxo de
água.
4. para alimentar o mineral
sobre o crivo.
5. de extração dos produtos.
Figura 1- Jigue manual: elementos básicos.
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Figura 2- Jig Hartz: início da operação de jigagem mecanizada.
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Tabela 2- Jigues de crivo fixo.
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Figura 3- Jigues de crivo fixo (ver Tabela 2).
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Figura 4- Jigues de crivo fixo (ver Tabela 2).
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Figura 5- Jigue de três produtos.
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Carvão ROM
Rejeito 1º. Pirita
Rejeito 2º. Xisto
Usado na lavagem
de carvão no Sul do
Brasil.
Carvão lavado
Arca e câmaras
Figura 6- Jigue Baum-McNally® (Mogul)
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Figura 7- Estratificação das partículas no ciclo completo de jigagem.
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Figura 8- Estratificação segundo a densidade das partículas.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Existem muitos tipos de mesas,
todas operam em regime laminar
com os sólidos submersos em
uma lâmina de água.
Possuem duas características
principais:
- Movimento diferencial
- Fluxo de água transversal
Figura 9- Mesas concentradoras.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
No momento que um grupo de partículas penetra em uma lâmina de água,
seu comportamento inicial estará relacionado com o tamanho e a
densidade de cada partícula e com a viscosidade do meio.
Ocorrem dois efeitos.
1º. Deslocamento das partículas dentro do fluido
Figura 10- Trajetória das partículas em uma lâmina d’água.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
2º. Resistência da partícula ao movimento
Cada partícula que se encontra submersa na lâmina de água oferece uma
resistência ao movimento em função de seu tamanho, sua densidade e também
de sua posição transitória (momentânea) no interior da lâmina.
Partículas que estão sedimentadas no fundo se deslocarão com menor
velocidade que partículas que se encontram próximas à superfície da água.
Figura 11- Forças sobre uma partícula em regime laminar.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 12- Distribuição das partículas em uma lâmina d’água.
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Figura 13- Princípio de funcionamento dos riffles.
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Figura 14- Estratificação e sedimentação impedida entre riffles.
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Figura 15- Distribuição dos produtos em uma mesa.
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Figura 16- Mesa e divisores dos produtos.
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A calha simples é uma canaleta inclinada, feita em geral de madeira e de seção transversal retangular.
Inicialmente, no fundo da calha eram instalados vários septos ou obstáculos (riffles), arranjados de
modo a prover alguma turbulência e possibilitar a deposição das partículas pesadas, enquanto as
leves e grossas passam sobre os riffles e formam o rejeito. Atualmente, os riffles foram substituídos
por carpete que são mais eficientes para aprisionar partículas de ouro. O minério alimenta a calha na
forma de polpa diluída. O pré-concentrado é removido manualmente da calha após interrupção ou
desvio da alimentação, em alguns casos, requerendo um tratamento adicional de limpeza em outro
equipamento de menor capacidade. Uso difundido para a concentração de aluviões auríferos e de
cassiterita aluvionar (neste caso são mais longas).
Figura 17- Calha Simples.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 18- Calhas estranguladas em cascata.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Empregadas na concentração de
ouro, prata, estanho, ilmenita,
rutilo, zircão, areias monazíticas,
ferro, barita, fosfato, etc.
Empregadas também na lavagem
de finos de carvão (undersize da
alimentação da jigagem) para
retirada de cinzas e pirita.
Figura 19- Bancada de espirais concentradoras (Humphrey).
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
As partículas mais leves são
levadas mais rapidamente
pelo empuxo da água até a
periferia da borda da calha.
As partículas mais pesadas se
permanecem na zona da
coluna central, como
conseqüência de uma menor
velocidade tangencial .
Figura 20- Zonas de concentração na calha de uma espiral.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
São centrífugas que
consistem de uma cuba de
formato tronco-cônico, com
diâmetros da ordem de 90
cm ou maiores.
A velocidade de rotação
pode variar de cerca de 400
rpm até mais de 600 rpm.
As capacidades também são
variáveis, pois há equipos
que operam em bateladas e
outros de operação
contínua.
Figura 21- Concentrador centrífugo modelo Falcon.
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Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Exemplo deste tipo de
equipamento é o separador
Knelson que foi projetado
para a separação de ouro
fino.
Em geral, a alimentação e a
descarga de rejeito é
contínua, mas a descarga do
concentrado é descontínua.
A capacidade varia de 1 a
150 t/h e podem recuperar
partículas de ouro da ordem
de 5 a 10 micra.
Figura 22- Concentrador centrífugo com água de lavagem.
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