Procesamiento de minerales I Classificação

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1 Procesamiento de minerales I Classificação
Maria Luiza Souza Montevideo 5-9 Agosto 2013 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

2 Capítulo 9 – Classificação
Neste item é apresentada a operação de classificação e os equipamentos mais usados. Classificador de rastelos. Classificador espiral. Ciclone classificador. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

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

4 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. No capítulo que trata de gravimetria veremos as leis de Newton e de Stokes. Se der tempo, serão abordados no curso, resumidamente, os princípios que conduzem às expressões conhecidas como Lei de Newton e Lei de Stokes pois alguns alunos podem não ter familiaridade com tais aproximações teóricas. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

5 Capítulo 9 – Classificação
Sedimentação Classificação hidráulica Bom site: 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. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

6 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). Overflow Partículas vt< Vf Underflow Partículas vt> Vf Água - velocidade uniforme Vf Em alguns equipos e em outras áreas da engenharia, o produto de underflow também é chamado de produto de “spigot”. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

7 Capítulo 9 – Classificação
Spitzkasten: era construído em madeira ! Não é mais usado, ao menos em mineração ! Figura 2- Clasificador de caja en punta o caja en punta. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

8 Capítulo 9 – Classificação
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. Mechanical classifiers such as the spiral and rake classifiers work in a similar fashion in that both drag sediment and sand along the bottom of an inclined surface to a higher discharge point on one end of the settling chamber. The primary difference in the two systems is the mechanism by which the settled material is moved up the inclined surface. Spiral classifiers are generally preferred as material does not slide backwards which occurs in rake classifiers when the rakes are lifted between strokes. This also allows spiral classifiers to operate at steeper inclines producing a drier product. The spiral classifier also produces less turbulence in the settling pool allowing for separation of finer material. Figura 3- Classificadores mecânicos: espiral e de rastelos. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

9 Capítulo 9 – Classificação
No fechamento de circuitos de moagem, os classificadores espirais são bastante utilizados em instalações de pequena capacidade, mas seu campo de atuação é restrito a uma faixa granulométrica de 0,833 a 0,074 mm. Consistem de uma calha inclinada (10 a 20o) dentro da qual encontra-se um eixo envolvido por uma ou mais hélices, as quais, girando, mantêm a polpa em suspensão e ao mesmo tempo removem o material sedimentado no fundo da calha. Operam com polpas de no máximo 50%(p/p), Sua dimensão característica é o diâmetro da espiral. Há, no mercado, classificadores com  de 0,15 a 3,0 m. Seu uso em instalações de médio e grande porte “perde” para os ciclones, devido a maior capacidade e versatilidade destes. Atualmente estes equipamentos encontram uso em plantas piloto e em outras áreas da engenharia. E.g.: indústria de agregados, etc. Figura 4- Classificadores espirais. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

10 Capítulo 9 – Classificação
Grossos Finos Alimentação El clasificador de arena SERSAB es un separador en el cual las partículas de arena sedimentan y son extraídas del fondo por un tornillo de Arquímedes, mientras que el agua es recuperada en la parte superior después de haber cruzado una división en forma de sifón.  Estos aparatos son utilizados para desarenar las aguas residuales urbanas o industriales y son capaces de separar partículas de arena de aproximadamente 0,2 mm de diámetro. Caracteristicas · El cajón principal es una tolva cuyos dos lados laterales son inclinados y se incorporan al canal del tornillo de extracción situado en la parte baja. · El cajón de entrada del efluente que debe ser tratado tiene una chapa inferior redondeada, sistema que permite tranquilizar el flujo y disminuir la turbulencia a la entrada del aparato. · La arena cae hacia el tornillo de Arquímedes, mientras que el agua clara pasa bajo la división en forma de sifón y se vierte en una canaleta situada detrás del aparato. · La arena acumulada se evacua secuencialmente hacia la salida superior del tornillo. Alimentação Grossos Finos Figura 5- Clasificador de arenas. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

11 Capítulo 9 – Classificação
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. *** Site: FLSmidth's Dorr-Oliver® rake classifier is a rectangular classifier tank with an inclined channel, and equipped with a reciprocating raking mechanism which transports the settled solids towards the upper discharge end. Solids are dewatered and, if necessary, washed by addition of wash liquid. How does it work if two Classifers are installed (Deliquoring and Wash Classifier)? The deliquoring Rake Classifier provides a feed distribution tank on top of the Rake Classifier ensuring distribution into the trough classifer. The liquor then overflows into an overflow collecting launderer which is connected to the discharge piping system. The settled sand is then deliquorted partly while it is raked out of the trough and oasses the deliquoring zone of the classifer. The deliquored sand falls by gravity into the trough of the first Wash Classifer where it is mixed with the overflow liquor of the second Wash Classifier. The overflow of the first Wash Classifer is then collected in the overflow collecting launderer connected to the discharge piping system. The settled sand is deliquored partly while it is raked out of the trough and passes the deliquoring zone of the first Wash Classifier. The deliquored sand then falls by gravity into the trough of the second Wash Classifer where it is mixed with wash water. The liquor of the second Wash Classifer overflows by gravity into the trough of the first Wash Classifer via two launderers between both Wash Classifiers. The settled sand is deliquored partly while it is raked out of the classifers' trough and passes the deliquoring zone of the second Wash Classifer. Wash water is fed to the sand of the second Wash Classifer via spray nozzles installed within the deliquoring zone. After further deliquoring, the washed sand is discharge passing the discharge chute installed at the end of the deliquoring deck. The above described system is designed for solids flow rate of max. 37 t/h within m³/h slurry.  *** Figura 6- Classificador de rastelos da Dorr-Oliver®. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

12 Capítulo 9 – Classificação
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®. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

13 Capítulo 9 – Classificação
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. Este é da Krebs. Vantagens são em relação a outros equipos que fazem o mesmo serviço. Como é barato, é usual colocar várias unidades de reserva, e isto aumenta a disponibilidade da instalação. Figura 8- Ciclone em corte. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

14 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. Estes também são da Krebs. Figura 9- Distribuidor de fluxo (aranha) para ciclones. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

15 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. Estes também são da Krebs. Figura 10- Distribuidor de fluxo (aranha) para ciclones. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

16 Capítulo 9 – Classificação
O diâmetro do ciclone (D) é o diâmetro da parte cilíndrica; é considerado o elemento mais importante e define tanto a capacidade quanto o tamanho de corte do equipamento. São fabricados ciclones com vários diâmetros: entre 10 mm a 1200 mm. Capacidade o diâmetro de corte aumentam com o diâmetro da parte cilíndrica. Usual relacionar as demais medidas ao D. Bocal de entrada Vortex Cabeça de entrada* Parte cilíndrica D Parte cônica Finoscom muita água Flange Apex Grossos com pouca água * Figura 11- Partes de um ciclone. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

17 Capítulo 9 – Classificação
O que será que tem na outra extremidade da barra de aço ? Figura 12- Um “grande problema” na ciclonagem ! UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

18 Capítulo 9 – Classificação
Estes equipamentos são da “família” dos ciclones. Ambos são usados para concentração e não para classificação. Figura 13- Tri-flo e Water Only Cyclone. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

19 Capítulo 9 – Classificação
Figura 14- Ciclones para serviço via seca. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

20 Capítulo 9 – Classificação
3 1: limpeza de lamas de perfuração; 2: indústria química em geral; 3: indústria de alimentos. 1 2 Figura 15- Ciclones para outros serviços. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

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

22 Capítulo 9 – Classificação
Figura 17- Padrão de fluxos no interior do ciclone. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL