Capítulo 9 – Classificação

Report
Procesamiento de minerales I
Classificação
Maria Luiza Souza
Montevideo
5-9 Agosto 2013
UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY
UFRGS - DEMIN - BRASIL
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Capítulo 9 – Classificação
Neste item é apresentada a operação de
classificação e os equipamentos mais
usados.
- Classificador de rastelos.
- Classificador espiral.
- Ciclone classificador.
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Capítulo 9 – Classificação
Introdução
Classificação é a separação de uma população de partículas minerais de acordo
com a velocidade terminal que cada uma adquire em um meio fluido. Trataremos
apenas com suspensões de sólidos em água, já que esta é o fluido mais usado em
processamento mineral.
Em plantas de beneficiamento, tanto a classificação quanto o peneiramento têm
como objetivo principal a separação de um material particulado em duas ou mais
frações com partículas de tamanhos distintos.
No peneiramento tem-se uma separação segundo o tamanho geométrico das
partículas, enquanto na classificação a separação é realizada tomando-se como
base a velocidade terminal com que as partículas se deslocam em um meio fluido.
Em geral, a classificação via úmida é aplicada para populações de partículas muito
finas e que não podem ser separadas de modo eficiente por peneiramento. Ainda,
a classificação influencia acentuadamente na performance dos circuitos de
moagem.
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Capítulo 9 – Classificação
Princípios da classificação
Uma vez que a velocidade de uma partículas em um fluido é dependente não
apenas de seu tamanho, mas também de sua forma e densidade, os princípios da
classificação são importantes também nas separações de minerais por processos
gravimétricos e nas operações de desaguamento por decantação (espessamento ou
sedimentação). Ver Figura 1 no próximo slide.
A velocidade de partículas sólidas em um meio fluido é governada pela Lei de
Stokes ou pela Lei de Newton, sendo que o intervalo de aplicação destas duas leis é
função do regime hidrodinâmico desenvolvido pelo sistema sólido-fluido.
Entretanto, partículas muito finas, com diâmetros da ordem de micra, possuem
velocidades muito pequenas sob ação da gravidade e nestes casos pode ser
necessário o emprego de forças centrífugas. Alternativamente, as partículas podem
ser coaguladas ou floculadas em unidades maiores chamadas flocos ou coágulos
que apresentarão mais rapidamente.
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Capítulo 9 – Classificação
Sedimentação
Classificação hidráulica
As duas operações estão baseadas no mesmo princípio, ou seja, na
velocidade terminal adquirida pelos sólidos no meio fluido.
Figura 1- Sedimentação e classificação por tamanhos.
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Capítulo 9 – Classificação
Equipamentos
Os classificadores hidráulicos consistem
essencialmente de uma coluna de
separação, no interior da qual a água
ascende com velocidade uniforme. As
partículas introduzidas no setor de
separação sobem ou descem
dependendo de suas velocidades
terminais. Assim, são obtidos dois
produtos: um overflow consistindo de
partículas com uma velocidade terminal
(vt) menor que a velocidade do fluido
(Vf) e um underflow contendo as
partículas cuja velocidade terminal (vt)
é maior que a velocidade do fluido (Vf).
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Overflow
Partículas vt< Vf
Água - velocidade
uniforme
Vf
Underflow
Partículas vt> Vf
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Figura 2- Clasificador de caja en punta o caja en punta.
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Os dois equipamentos
operam do mesmo modo.
Diferem apenas no
mecanismo de retirada do
sólido grosso.
Entre os dois, o classificador
espiral é o mais usado no
fechamento de circuitos de
moagem em plantas pequeno
e médio porte.
Figura 3- Classificadores mecânicos: espiral e de rastelos.
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Atualmente estes equipamentos encontram uso em plantas piloto
e em outras áreas da engenharia. E.g.: indústria de agregados, etc.
Figura 4- Classificadores espirais.
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Grossos
Alimentação
Finos
Alimentação
Grossos
Figura 5- Clasificador de arenas.
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Os mostrados ao lado
são fornecidos pela
FLSmidth.
Encontram uso
diversas áreas
industriais.
Capacidade máxima
informada pelo
fabricante: 37 t/h de
sólidos na forma de
polpa com volume de
124,9 m3/h. ***
Figura 6- Classificador de rastelos da Dorr-Oliver®.
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Usos
Portos de areia, instalações
de britagem e para remoção
de superfinos que prejudicam a
preparação de argamassas e
concretos.
Empregados na lavagem
e desaguamento de partículas
finas, de granulometria
abaixo de 10mm (3/8”).
Figura 7- Lavador de rosca Metso/Faço®.
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Equipamento padrão para classificação
fina na faixa de 200 a 2 micra.
Vantagens
- Capacidade elevada em relação ao
volume ou à área ocupada.
- Fácil controle operacional.
- Operação estável e entrada em
regime em curto espaço de tempo.
- Fácil manutenção (projeto bem feito).
- Baixo investimento.
Figura 8- Ciclone em corte.
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Desvantagens
- Eficiência de classificação menor
que a dos classificadores espiral ou
de rastelos.
- Incapacidade de armazenar
grande volume de polpa e, com
isto, ter efeito regulador.
- Devido à energia gasta para
bombear a polpa de alimentação,
tem custo operacional maior que o
dos classificadores espiral ou de
rastelos.
Figura 9- Distribuidor de fluxo (aranha) para ciclones.
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Capítulo 9 – Classificação
Desvantagens
Eficiência de classificação menor
que a dos classificadores espiral ou
de rastelos.
Incapacidade de armazenar grande
volume de polpa e, com isto, ter
efeito regulador.
Devido à energia gasta para
bombear a polpa de alimentação,
tem custo operacional maior que o
dos classificadores espiral ou de
rastelos.
Figura 10- Distribuidor de fluxo (aranha) para ciclones.
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O diâmetro do ciclone (D) é o
Bocal de
diâmetro da parte cilíndrica; é
entrada
considerado o elemento mais
importante e define tanto a
Vortex
capacidade quanto o tamanho
Parte
de corte do equipamento. São
cilíndrica
fabricados ciclones com vários
diâmetros: entre 10 mm a 1200
Parte
mm.
cônica
Capacidade o diâmetro de
corte aumentam com o
diâmetro da parte cilíndrica.
Cabeça de
entrada*
D
Flange
Finoscom
muita água
Apex
Usual relacionar as demais
medidas ao D.
Figura 11- Partes de um ciclone.
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Grossos com
pouca água
*
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O que será que
tem na outra
extremidade
da barra de
aço ?
Figura 12- Um “grande problema” na ciclonagem !
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Estes equipamentos são da “família” dos ciclones.
Ambos são usados para concentração e não para classificação.
Figura 13- Tri-flo e Water Only Cyclone.
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Figura 14- Ciclones para serviço via seca.
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Figura 15- Ciclones para outros serviços.
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Capítulo 9 – Classificação
Principais usos em plantas de processamento
- Fechamento de circuitos de moagem.
- Classificação granulométrica (em cascata).
- Deslamagem.
- Desaguamento (formação de bacias de
rejeitos) .
Outros usos
- Lavagem de carvões.
- Concentração de pirita.
- Abatimento de poeiras.
- Limpeza de águas em plataformas de petróleo, etc.
Figura 16- Corrente ascendente e descendente no ciclone.
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Capítulo 9 – Classificação
Figura 17- Padrão de fluxos no interior do ciclone.
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