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Procesamiento de minerales I Concentração gravimétrica

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Apresentação em tema: "Procesamiento de minerales I Concentração gravimétrica"— Transcrição da apresentação:

1 Procesamiento de minerales I Concentração gravimétrica
Maria Luiza Souza Montevideo – Porto Alegre 12-16 Agosto 2013 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

2 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 Os seguintes termos são usados como sinônimos: Concentração ou separação gravimétrica; Concentração ou separação gravítica; UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

3 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). * Exemplo clássico é: minerais de ouro contendo pepitas e ouro fino associado aos sulfuros metálicos. Pepitas são concentradas por gravimetria e ouro fino é flotado e então enviado à etapa de lixiviação (LIX). UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

4 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. O critério de concentração, CC, foi originalmente sugerido por Taggart, com base na experiência industrial. *TAGGART, A.F. Handbook of Mineral Dressing. New York: John Wiley, Até os dias de hoje o livro clássico em processamento mineral. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

5 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 . * BURT, R.O. Gravity Concentration Technology. Amsterdam: Elsevier, Livro clássico sobre beneficiamento gravimétrico. Este quadro também é encontrado na literatura sem especificar a granulometria dos minerais. 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

6 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) ? Wolframita: (Fe, Mn)WO4; densidade=7,5 Schelita = CaWO4; densidade=6,0 Areia = considerar sílica com densidade 2,65. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

7 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

8 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Tabela 1- Influência do tamanho da alimentação na escolha do método gravimétrico Este tipo de tabela é apenas um INDICATIVO ! Não são valores absolutos. Por exemplo: beneficiamos carvão energético no RS por jigagem deste 2 polegadas (51 mm) até 1 mm ou mesmo até 600 micra. Hidrociclone: é o “water only cyclone”, que é um equipamento de concentração (não de classificação). Ver a Figura 13 no slide 18, Cap.09. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

9 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. Exceto pelo crivo e tanque, todos os “sistemas” eram na verdade “operadores (pessoas)” ! Figura 1- Jigue manual: elementos básicos. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

10 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Inicio da mecanização da operação. Uno de los jigs más antiguos es el jig de Harz, en el cual un embolo se mueve verticalmente arriba y abajo en un compartimiento separado. Tiene hasta cuatro compartimientos en serie. Un concentrado de alta ley se concentra en el primer compartimiento, concentrados de menor ley se van produciendo sucesivamente en los otros compartimientos, el último compartimiento descarta un rebalse (overflow) a las colas. Figura 2- Jig Hartz: início da operação de jigagem mecanizada. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

11 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Tabela 2- Jigues de crivo fixo. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

12 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 3- Jigues de crivo fixo (ver Tabela 2). UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

13 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 4- Jigues de crivo fixo (ver Tabela 2). UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

14 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Tipo Baum Observar que um pouco mais de 50% da área da secção transversal é usada para a operação de jigagem (leito de jigagem), pois o resto desta área contém os elementos necessários para impulsionar o leito (movimento pulsátil). Figura 5- Jigue de três produtos. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

15 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Rejeito 1º. Pirita Rejeito 2º. Xisto Carvão ROM Usado na lavagem de carvão no Sul do Brasil. Carvão lavado Arca e câmaras Figura 6- Jigue Baum-McNally® (Mogul) UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

16 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 7- Estratificação das partículas no ciclo completo de jigagem. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

17 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 8- Estratificação segundo a densidade das partículas. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

18 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

19 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

20 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

21 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 12- Distribuição das partículas em uma lâmina d’água. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

22 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 13- Princípio de funcionamento dos riffles. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

23 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 14- Estratificação e sedimentação impedida entre riffles. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

24 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 15- Distribuição dos produtos em uma mesa. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

25 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY
Isto é um laboratório de pequena escala. Figura 16- Mesa e divisores dos produtos. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

26 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
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). O uso de calha concentradora (sluice box) para o tratamento de cascalhos auríferos já era disseminado desde o século XVI, conforme atestou Agrícola, descrevendo vários modelos de calhas em seu trabalho "De Re Metálica“ (1556). As calhas são usadas até hoje, para a concentração de aluviões auríferos. No Sudeste Asiático as calhas usadas para concentração de cassiterita aluvionar são chamadas de palongs, diferenciando-se das calhas comuns pelo longo comprimento, variando de 50 a 300 m. Nos USA são vendidos os mais diversos modelos de calha para garimpo de ouro. Figura 17- Calha Simples. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

27 Capítulo 10 – Concentração gravimétrica
Figura 18- Calhas estranguladas em cascata. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

28 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). UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

29 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

30 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

31 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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