I SEMANA DE ENGENHARIA DE MINAS E PETRÓLEO TRATAMENTO DE MINÉRIOS

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1 I SEMANA DE ENGENHARIA DE MINAS E PETRÓLEO TRATAMENTO DE MINÉRIOS
EPUFBA – 14/05/08 Prof: Laelson Dourado Ribeiro

2 MINERAÇÃO – DAS CAVERNAS ATÉ HOJE
A história da mineração remete aos tempos em que as primeiras atividades humanas como a agricultura e a escrita se desenvolviam. Com o passar do tempo, as atividades se tornavam mais complexas e já não bastava aos ancestrais da civilização moderna conceber utensílios para a caça, pesca e plantio sem materiais que fossem mais duradouros e resistentes.

3 MINERAÇÃO – DAS CAVERNAS ATÉ HOJE
Os egípcios são o maior exemplo da antiguidade na área da mineração: suas famosas pirâmides jamais teriam sido construídas sem que fossem escolhidas e talhadas do seio da terra, as rochas que se tornariam monumentos ao longo dos séculos perpetuados perante os olhos da humanidade

4 MINERAÇÃO – DAS CAVERNAS ATÉ HOJE
No decorrer da história, os mineiros, profissionais que lidam com o trabalho de extração de minérios em diversas partes do mundo, se multiplicaram na mesma proporção que o nascimento das diferentes nações. Com a invenção da dinamite no século XIX, o beneficiamento de minérios tornou-se mais viável para a produção em massa. Desde então, toneladas de rochas e metais são produzidas e analisadas diariamente para atender ao consumo do progresso que não cessa.

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6 BENEFICIAMENTO DE MINÉRIO
Os minerais constituem os insumos básicos mais requeridos pela civilização moderna. São utilizados nas indústrias do aço (ferro), cerâmica (argilas, caulim, calcários, feldspatos, filitos, quartzo, talco, etc.); do vidro (quartzo, calcários, feldspatos, etc.); de cimento e cal (calcários, gipsum, etc.); química (cloretos, fosfatos, nitratos, enxofre etc.); de papel (caulim, carbonato de cálcio, talco, etc.); bem como na construção civil (areia, brita e cascalho), além das espécies consideradas insumos da indústria joalheira (gemas). Nem sempre esses minerais apresentam-se na natureza na forma em que serão consumidos pela indústria, quer seja por suas granulometrias (tamanhos) quer por estarem associados a outros minerais, que não têm interesse ou são indesejáveis para o processo industrial a que se destinam. É exatamente para a adequação dos minerais aos processos industriais que se utiliza o beneficiamento dos minérios.

7 MINERAL É todo corpo inorgânico de composição química e de propriedades físicas definidas, encontrado na crosta terrestre. Minério é toda rocha constituída de um mineral ou agregado de minerais contendo um ou mais minerais valiosos, possíveis de serem aproveitados economicamente. Esses minerais valiosos, aproveitáveis como bens úteis, são chamados de minerais-minério. O mineral ou conjunto de minerais não aproveitados de um minério é denominado ganga.

8 MINERAIS METÁLICOS Minerais de metais ferrosos são aqueles que têm uso intensivo na siderurgia e formam ligas importantes com o ferro: ferro, manganês, cromo e níquel. Minerais de metais não-ferrosos: cobre, alumínio, zinco, chumbo e estanho. Minerais de metais preciosos: ouro, prata, platina, ósmio, irídio e paládio. Minerais de metais raros: nióbio, escândio, índio, germânio, gálio etc. MINERAIS NÃO-METÁLICOS Minerais estruturais ou para construção - materiais de alvenaria, rochas ornamentais, agregados e minerais para cimento (brita, areia, calcário etc.) e rochas e pedras ornamentais (granitos, gnaisse, quartzitos, mármore, ardósia etc). Minerais cerâmicos e refratários: argila, feldspato, caulim, quartzo, magnesita, cromita, grafita, cianita, dolomita, talco etc. Minerais isolantes: amianto, vermiculita, mica etc. Minerais fundentes:fluorita, calcário, criolita etc. Materiais abrasivos: diamante, granada, sílica, corindon etc. Minerais de carga: talco, gesso, barita, caulim, etc. Gemas ou pedras preciosas: diamante, esmeralda, safira, turmalina, topázio, águas marinhas etc. Águas minerais e subterrâneas.

9 BRITAGEM DE ROCHA Alimentadores Amostragem
Fragmentação / Máquinas de Impactos Britadores Britagem Primária Britagem Secundária Britagem Terciária / Quaternária Moagem Classificação – Grelhas e Peneiras Concentração Balanço de Massa Mineração e Meio Ambiente

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13 ALIMENTADORES

14 ALIMENTADORES VIBRATÓRIOS

15 Vistas de Alimentadores de Correia

16 AMOSTRAGEM

17 AMOSTRAGEM O processo de amostragem consiste na retirada de quantidades moduladas de material de um universo que se deseja amostrar, para a composição da amostra primária ou global, de tal forma que essa seja representativa do universo amostrado, ou seja, que a amostra (parte do universo) tenha exatamente as mesmas características que o universo.

18 IMPORTÂNCIA DA AMOSTRAGEM
A importância da amostragem é ressaltada, principalmente, quando entram em jogo a avaliação de depósitos minerais, o controle de processos em escalas de laboratório e industrial, e a comercialização de produtos. Ressalte-se que uma amostragem mal conduzida pode resultar em prejuízos vultosos ou em distorções de resultados com conseqüências técnicas imprevisíveis. A amostragem é, sem dúvida, uma das operações complexa e incerta deparada pela mineração.

19 FRAGMENTAÇÃO

20 FRAGMENTAÇÃO Operação de fragmentação, no campo de beneficiamento de minérios, agrupa técnicas que tem por finalidade reduzir, por ação mecânica externa e algumas interna, um sólido, de determinado tamanho em fragmentos de tamanho menor. Constitui geralmente na liberação dos minerais valiosos dos minerais de ganga, ou no caso de um mineral homogêneo, na sua redução até à dimensão requerida para utilização.

21 FRAGMENTAÇÃO Os circuitos de fragmentação podem incluir apenas etapas de britagem ou de britagem associada à moagem. Os equipamentos que fazem a britagem são chamados de britadores e os de moagem, moinhos. Existem diferentes tipos de britadores e moinhos disponíveis. São exemplos de britadores mais utilizados nas operações mineiras: britadores de mandíbulas e britadores giratórios. Em relação aos moinhos tem-se: moinho de martelos, moinho de rolos, moinho de barras e moinho de bolas, entre outros. A escolha do melhor tipo de britador e moinho para a fragmentação depende de características próprias dos minérios e dos tamanhos que têm que ser gerados. Usualmente, os fabricantes desses equipamentos disponibilizam esse tipo de informação.

22 BRITAGEM / BRITADORES

23 BRITAGEM Genericamente, britagem pode ser definida como conjunto de operações que tem como objetivo a fragmentação de blocos de minérios vindos da mina, levando-os a granulometria compatíveis para utilização direta ou para posterior processamento. A britagem é um estágio no processamento de minérios, que utiliza, em sucessivas s etapas, equipamentos apropriados para a redução de tamanhos convenientes, ou para a liberação de minerais valiosos de sua ganga. É aplicada a fragmentos de distintos tamanhos, desde rochas de 1000 mm até 10 mm. Não existe um circuito padrão para britar os diferentes tipos de minério. Geralmente operação de britagem é feita dentro dos estágios convenientes.

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25 BRITAGEM PRIMÁRIA Os britadores empregados são os de grande porte e sempre operam em circuito aberto e sem o descarte da fração fina contida na alimentação. A britagem primária é realizada a seco e tem uma razão de redução em torno de 8:1. Para este estágio são utilizados os seguintes tipos de britadores: britador de mandíbulas, britador giratório, britador de impacto e o de rolos dentado.

26 BRITADOR DE MANDíBULAS
É o equipamento utilizado para fazer a britagem primária em blocos de elevadas dimensões / dureza e com grandes variações de tamanho na alimentação. Compõe-se basicamente de uma mandíbula fixa, e uma móvel ligada ao excêntrico esta ligação pode ser feita direta ou indireta), que fornece o movimento de aproximação e afastamento entre elas. Desta maneira o bloco alimentado na boca do britador vai descendo entre as mandíbulas enquanto recebe o impacto responsável pela fragmentação.

27 BRITADOR DE MANDÍBULAS

28 BRITAGEM SECUNDÁRIA Entende-se por britagem secundária, de forma geral, todas as gerações de britagem a subsequentes à primária. Tem como objetivo na maioria dos casos a redução granulométrica do material para a moagem. É comum na britagem secundária o descarte prévio da fração fina na alimentação, com a finalidade de aumentar a capacidade de produção. Esta operação é chamada "escalpe". Os equipamentos normalmente utilizados são: britador giratório secundário; britador de mandíbulas secundário; britador cônico; britador de martelos; britador de rolos . Os britadores giratórios, mandíbulas e martelos são semelhantes àqueles empregados na britagem primária, apenas tendo dimensões menores.

29 BRITAGEM TERCIÁRIA / QUATERNÁRIA
Em geral é o último estágio de britagem, no entanto, existem usinas com mais de três estágios, cujo fato está ligado às características de fragmentação do material, ou à granulometria do produto final. Os equipamentos em geral utilizados são os britadores cônicos, cuja granulometria máxima do produto obtido está compreendida na faixa de 25 a 3 mm, com uma razão de redução de 4:1 ou 6:1. Estes equipamentos exigem um maior controle de operação, geralmente trabalhando em circuito fechado.

30 Vista de rebritadores com câmaras

31 Alimentação de um britador cônico

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33 CONJUNTO MÓVEIS DE BRITAGEM
Atualmente, o uso de unidades móveis nos Estados Unidos e Europa já supera amplamente as unidades fixas. No Brasil apenas a partir das décadas de 70 e 80, com a grande quantidade de projetos de novas rodovias, houve grande demanda por conjuntos móveis de britagem.

34 Britador móvel compacto
Britador móvel compacto. Concebido com menor altura facilita a manutenção, aumenta sua portabilidade e reduz os custos de instalação.

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37 MOAGEM

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40 Os moinhos de bolas costumam perder 1/8” do seu diâmetro num mesmo intervalo de tempo.

41 MOINHO DE MARTELOS O moinho de martelos consiste de um eixo girando em alta rotação e o qual ficam presos, de forma articulada, vários blocos ou martelos. O material é alimentado pela parte superior e as partículas sofrem o impacto dos martelos e são projetadas contra a superfície interna da câmara, fragmentando-se, para depois serem ,forçadas a passar por tela inferior que vai bitolar a granulometria da descarga.

42 São moinhos indicados para materiais menos abrasivos tais como, calcário, cerâmica, cal, carvão mineral etc.

43 Vista interna da câmara de um moinho de martelos

44 CLASSIFICAÇÃO: GRELHAS E PENEIRAS

45 A função de classificar os minerais é a de separar a parte útil daquela que não será utilizada.

46 CLASSIFICAÇÃO Classificação é o processo de separação de partículas por tamanho. A classificação opera, geralmente, junto com as etapas de fragmentação. A classificação de partículas controla os tamanhos que são gerados no processo de fragmentação e tem como objetivos principais: Verificar se o tamanho das partículas do minério está dentro das especificações de mercado.Esse é um objetivo da classificação muito utilizado para os minerais de uso direto na indústria,como a brita e a areia para a construção civil; Verificar se a granulometria produzida nos equipamentos de fragmentação atingiu o tamanho no qual as partículas dos minerais de interesse (úteis) já se separaram fisicamente dos outros minerais que estão no minério.

47 PENEIRAMENTO

48 EQUIPAMENTOS DE CLASSIFICAÇÃO
Os mais comuns são: Peneiras – utilizadas apenas para a classificação de partículas mais grosseiras, usualmente trabalham com os produtos da britagem. Podem operar a seco e a úmido; Classificadores mecânicos – operam com tamanho de partículas menores que as peneiras,mas são ineficientes para trabalhar com partículas muito finas (em média menores que 0,105 milímetro). Trabalham quase sempre a úmido, Exemplo típico: classificador espiral ou parafuso sem fim; Ciclones – utilizados na faixa de tamanhos onde os classificadores mecânicos atuam, com adiferença que são muito eficientes para separarem partículas muito finas. Põem, também, operar a seco ou a úmido.

49 GRELHAS FIXAS Estas consistem de um conjunto de barras paralelas espaçadas por um valor pré-determinado, e inclinadas na direção do fluxo da ordem de 35° a 45°. São empregadas basicamente em circuitos de britagem para separação de blocos de 7,5 a 0,2 cm, em geral, sendo utilizados invariavelmente a seco. Sua eficiência é normalmente baixa (60%), porque não havendo movimento da superfície não ocorre a estratificação, que facilita a separação. GRELHAS VIBRATÓRIAS São semelhantes às grelhas fixas, mas sua superfície está sujeita a vibração. São utilizadas antes da britagem primária

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51 EFICIÊNCIA DO PENEIRAMENTO
Em peneiramento industrial a palavra eficiência é empregada para expressar a avaliação do desempenho da operação de peneiramento, em relação a separação granulométrica ideal desejada, ou seja, a eficiência de peneiramento é definida como a relação entre a quantidade de partículas mais finas que a abertura da tela de peneiramento e que passam por ela e a quantidade delas presente na alimentação. E = (P/aA)*100 onde: E = eficiência; P = passante (t/h); A = alimentação (t/h); a = percentagem de material menor que a malha da alimentação.

52 SISTEMA DE PENEIRAS VIBRATÓRIAS

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54 SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA OU GRAVIMÉTRICA
Método que apresenta bons resultados com baixo custo. O processo se baseia na diferença de densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se de um meio fluido (água ou ar) para efetivar a separação/concentração, os equipamentos tradicionalmente utilizados são os jigues, mesas vibratórias, espirais, cones e “sluices”. O método é adotado na produção de ouro, ilmenita, zirconita, monazita, cromita, cassiterita etc.

55 CLASSIFICADOR ESPIRAL
Os classificadores espirais são os mais utilizados em instalações de pequena capacidade, estando o seu campo de aplicação restrito a uma faixa granulométrica entre 0,833 a 0,074 mm. Sua utilização em instalações de grande porte perde para os ciclones, devido a maior capacidade e versatilidade destes.

56 CLASSIFICADOR ESPIRAL

57 MESA VIBRATÓRIA

58 JIGUE

59 CONCENTRAÇÃO

60 CONCENTRAÇÃO As operações de concentração - separação seletiva de minerais - baseiam-se nas diferenças de propriedades entre o mineral·minério (o mineral de interesse) e os minerais de ganga. Entre estas propriedades se destacam: peso específico (ou densidade), suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, propriedades de química de superfície, cor, radioatividade, forma etc. Em muitos casos, requer também a separação seletiva entre dois ou mais minerais de interesse.

61 CONCENTRAÇÃO Para um minério ser concentrado, é necessário que os minerais estejam fisicamente liberados. Isto implica que uma partícula deve apresentar, idealmente, uma única espécie mineralógica. Para se obter a liberação do mineral, o minério é submetido a uma operação de redução de tamanho - cominuição, isto é, britagem e/ou moagem, que pode variar de centímetros até micrometros. Como as operações de redução de tamanho são caras (consumo de energia, meio moedor, revestimento etc.), deve-se moer só o estritamente necessário para a operação seguinte.

62 FLOTAÇÃO Atualmente, a flotação é o processo dominante no tratamento de quase todos os tipos de minérios, devido à sua grande versatilidade e seletividade. Permite a obtenção de concentrados com elevados teores e expressivas recuperações. É aplicado no beneficiamento de minérios com baixo teor e granulometria fina. O processo se baseia no comportamento físico-químico das superfícies das partículas minerais presentes numa suspensão aquosa. A utilização de reagentes específicos, denominados coletores, depressores e modificadores, permite a recuperação seletiva dos minerais de interesse por adsorção em bolhas de ar. Os equipamentos tradicionalmente adotados se dividem em 2 classes, mecânicos e pneumáticos, dependendo do dispositivo utilizado para efetivar a separação.

63 CÉLULA DE FLOTAÇÃO

64 SEPARAÇÃO MAGNÉTICA A propriedade determinante nesse processo é a suscetibilidade magnética. Baseado nesse fato, os minerais podem ser divididos em 3 grupos, de acordo com o seu comportamento quando submetidos a um campo magnético (natural ou induzido): ferromagnéticos (forte atração), paramagnéticos (média e fraca atração) e diamagnéticos (nenhuma atração). Os processos podem ser desenvolvidos via seca ou via úmida. Os equipamentos mais utilizados são os tambores, correias, rolos, carrosséis e filtros. A separação magnética é adotada na produção de minério de ferro, areias quartzosas, feldspatos, nefelina sienitos, etc.

65 BALANÇO DE MASSA

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67 MINERAÇÃO E MEIO AMBIENTE

68 MEIO AMBIENTE Hoje, o aproveitamento dos recursos minerais deve estar comprometido com os requisitos do conceito de desenvolvimento sustentável (satisfazer as necessidades do presente sem afetar as futuras gerações) que implicam no aproveitamento racional dos recursos naturais, preservando-se o meio ambiente.

69 EIA / RIMA NA MINERAÇÃO Na década de setenta, com o surgimento dos movimentos ambientalistas, exigências mais rígidas para abertura de novas minas fizeram-se necessárias, adotando­se, então, o Estudo de Impacto Ambiental- ElA e o Relatório de Impacto Ambiental- RIMA também para a mineração. Logo a seguir, surgiu o conceito de desativação de mina que passou a ser uma exigência já prevista no próprio projeto de lavra, vindo a se constituir em importante instrumento para se introduzir tecnologias de prevenção da poluição.

70 BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS E O MEIO AMBIENTE
A situação ideal para a atividade mineral é que o produto da lavra seja integralmente aproveitado, ou seja: que todos os minerais contidos no minério lavrado sejam aproveitados economicamente. Essa não é, entretanto, a realidade. Normalmente o produto da lavra é beneficiado gerando um concentrado e um rejeito. Quando os rejeitos contêm muitos minerais de interesse econômico significa que os procedimentos utilizados no beneficiamento não foram bons, caracterizando o que se chama: BAIXA RECUPERAÇÃO no beneficiamento. Essa baixa recuperação, além de significar perdas financeiras, leva a um aumento do volume de rejeitos que serão dispostos no meio ambiente, aumentando o impacto ambiental da atividade. Logo, o beneficiamento de minérios, quando bem feito, contribui para diminuir o volume de rejeitos e, conseqüentemente, para minimizar impactos ambientais.

71 MINERAÇÃO X INDUSTRIA X AGRICULTURA
O tratamento de minérios não chega a ser uma fonte de grande contaminação ambiental, em comparação com outras atividades industriais e com a agricultura. Há uma pressão crescente para que os rejeitos, ao invés de danificarem os terrenos, sejam usados, por exemplo, para preenchimentos de minas (back-fiIl), visando a restauração das áreas mineradas, ou que sejam cuidadosamente dispostos. A questão da água também é seriamente observada na maioria dos países, sendo praticamente total a recuperação e reciclagem da água de processo nas grandes minerações, prática esta que tende a se intensificar no Brasil nas pequenas e médias empresas.

72 OBRIGADO A TODOS PELA ATENÇÃO
Contatos: EPUFBA – Curso de Eng. Minas Tel: (71)