Separações eletromagnéticas

Report
Procesamiento de minerales I
Separações eletromagnéticas
Maria Luiza Souza
Montevideo – Porto Alegre
12-16 Agosto 2013
UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY
UFRGS - DEMIN - BRASIL
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Métodos magnéticos
A separação magnética utiliza como atributo diferenciador o comportamento das
partículas minerais sob a ação de um campo magnético.
Os separadores magnéticos têm sido utilizados em separações minerais do tipo
magnetita e hematita de quartzo. Destaca-se, neste particular, a aplicação
pioneira da separação magnética de alta intensidade a úmido, para o sistema
hematita/ quartzo, feita pela CVRD, ainda na década de 1970.
Os materiais podem ser classificados em dois grandes grupos, de acordo com suas
características magnéticas: materiais diamagnéticos e paramagnéticos .
Os materiais diamagnéticos são repelidos, ao longo das linhas de força magnética,
para os pontos onde a intensidade do campo é menor. E.g.: quartzo.
Sob a ação de um campo magnético, os materiais paramagnéticos tendem e se
alinhar com as linhas de força sendo atraídos os pontos de maior intensidade
deste campo. E.g.: hematita, rutilo, ilmenita, wolframita, siderita, cromita, etc.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Permeabilidade magnética
Uma região do espaço onde existam forças magnéticas atuantes é chamada de
campo magnético. Se uma partícula sólida é colocada em um campo magnético
de intensidade H, no interior desta partícula será gerado um campo magnético
induzido de intensidade B .
A intensidade do campo induzido B é dada por B = mH.
Onde m é uma constante característica do material, chamada permeabilidade
magnética.
As unidades em que B e H são expressos são diferentes.
A intensidade de campo B é medida em gauss (G). Essa unidade indica o número
de linhas de força por cm2 que irradiam de um magneto.
H é medido em ampere por metro (Am-1) e em tesla (T).
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
A permeabilidade magnética, m, representa a variação relativa do fluxo magnético
em razão da presença do material sólido no interior do campo indutor.
Conforme o valor e o sinal de m, os materiais podem ser divididos em três
categorias:
1.
paramagnéticos (m > 0) – o campo induzido tem o mesmo sentido que o
campo indutor e os dois campos se somam no interior da partícula;
2.
diamagnéticos (m < 0) - o campo induzido tem o sentido oposto ao sentido
do campo indutor e o campo indutor atenua o campo final no interior da
partícula;
3.
ferromagnéticos (m >> 0) - trata-se de um caso particular dos materiais
paramagnéticos, em que o valor de m é muito grande e B é da mesma ordem
de grandeza de H. O campo induzido reforça o campo indutor no interior da
partícula.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
O Quadro abaixo fornece o valor da intensidade de campo necessária para a separação de alguns
minerais e metais e a força magnética (referida ao ferro metálico como 100) gerada nesse campo [1].
Mineral ou Metal
Campo (G)
Força proporcional
Fortemente magnéticos
Ferro metálico
Magnetita
100
500 a 5.000
Pirrotita
40,19
15,43
Moderadamente magnéticos
Ilmenita
Biotita
11,67
50.00 a 10.000
Wolframita
8,90
5,68
Fracamente magnéticos
Hematita
Pirolusita
4,64
10.000 a 18.000
Manganita
2,61
1,36
Muito fracamente magnéticos
Rutilo
Pirita
0,93
18.000 a 23.000
Scheelita
0,23*
0,15
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Separador magnético de
baixa intensidade
Usado para tratar materiais
ferromagnéticos e alguns
materiais moderadamente
magnéticos. Exemplo deste
tipo de equipamento é o
separador de tambor utilizado
na recuperação da magnetita
que forma o meio denso na
lavagem de carvão. Usado
também na concentração de
areias ferromagnéticas.
Figura 1- Separador magnético de tambor.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Separador magnético
de baixa intensidade
O equipamento mostrado ao
lado já foi muito usado no
tratamento de areias
pesadas, particularmente
para separar a ilmenita de
concentrados. Ainda é
bastante usado em plantas
de processamento para
retirada de materiais
ferrosos da alimentação de
britadores e moinhos.
Figura 2- Separador magnético correia cruzada.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Separador magnético de alta
intensidade
Os separadores de rolo induzido são
usados na remoção das impurezas
ferruginosas presentes nos
concentrados de sílica (areia),
feldspato, barita, etc. Em
etapas de concentração são usados
no beneficiamento de minerais
paramagnéticos tais como:
monazita, cromita, granada,
wolframita.
Figura 3- Diagrama do separador magnético de rolo induzido.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Aplicações Práticas
Na concentração de minérios, a principal aplicação da separação magnética a úmido
de alta intensidade, é feita em Itabira (MG-BR), onde são usados separadores de
carrossel, tipo Jones-Humbolt, na concentração de hematita. O uso desse tipo de
separador, no início dos anos 70, permitiu viabilizar o aproveitamento de itabiritos,
que até então não eram considerados minério de ferro.
Outra aplicação da separação magnética a úmido de alta intensidade, é no
beneficiamento de caulim, com finalidade de remover, minerais de ferro e titânio,
prejudiciais à alvura do produto. Na CADAM (AM-BR), são utilizados separadores
magnéticos que geram campo magnético da ordem de 5 T .
Outras utilizações, são abaixo enumeradas:
- remoção de impurezas magnéticas, dos concentrados de cassiterita, scheelita, areia
quartzosa e do feldspato;
- remoção da magnetita do amianto e dos minérios fosfatados;
- purificação do talco, na recuperação de wolframita;
- no beneficiamento de minérios de urânio e de minerais pesados (ilmenita, rutilo).
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Métodos elétricos
A separação eletrostática é um processo de concentração de minérios que se
baseia nas diferenças de algumas de suas propriedades, tais como: condutibilidade
elétrica, susceptibilidade em adquirir cargas elétricas superficiais, forma
geométrica, densidade , etc.
Para promover a separação é necessária a existência de dois fatores elétricos:
- um campo elétrico de intensidade suficiente para desviar uma partícula
eletricamente carregada, quando em movimento na região do campo;
- carga elétrica superficial das partículas, ou polarização induzida, que lhes
permitam sofrer a influência do campo elétrico.
O termo eletrostático é ainda empregado porque os primeiros separadores eram
de natureza puramente eletrostática, sem o chamado fluxo iônico. Atualmente são
usados equipamentos avançados, com maior aplicação comercial, em que a energia
elétrica é aplicada em forma de fluxo iônico e denominada de eletrodinâmica.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Estes separadores são avaliados
em relação ao diâmetro e
comprimento do tambor. São
fabricados equipamentos com
diâmetros que variam 150 a 240
mm e comprimento até 3 m. A
capacidade é calculada em
termos da alimentação que
atravessa o tambor nas unidades
de tempo e de comprimento do
mesmo podendo variar até 2.500
kg/h.m, para minério de ferro, e
1.000 kg/h.m, no caso de areia
monazítica.
Figura 4- Diagrama do separador eletrodinâmico.
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Capítulo 14 – Separações eletromagnéticas
Principais Aplicações
O processo de separação eletrostática tem aplicações limitadas, tanto no
processamento de minérios quanto em outras áreas, podemos citar:
- concentração de minérios de ilmenita, rutilo, zircão, apatita, amianto,
hematita e outros;
- purificação de alimentos, tal como, remoção de certas impurezas
presentes nos cereais;
- remoção do cobre presente em resíduos industriais reaproveitáveis;
- purificação dos gases em chaminés industriais, por meio de precipitação
eletrostática.
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