[Prof. Carlão] Cominuicao

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COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS
Carlos Alberto Pereira
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Cominuição
 Definição: CONSISTE NA REDUÇÃO DAS DIMENSÕES FÍSICAS DOS BLOCOS OU PARTÍCULAS COMPONENTES DO MINÉRIO, ATRAVÉS DA RUPTURA DA COESÃO INTERNA.
A COMINUIÇÃO NO PROCESSAMENTO DE MINERAIS COMPREENDE BRITAGEM E MOAGEM.
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Cominuição
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Objetivo
i) - ATINGIR A LIBERAÇÃO. 
ii) - ADEQUAR O PRODUTO AS ESPECIFICAÇÕES DE MERCADO.
iii) - ADEQUAR O PRODUTO AS OPERAÇÕES SUBSEQUENTES (ETAPAS DE CONCENTRAÇÃO).
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FRAGMENTAÇÃO:
i) - É UMA OPERAÇÃO CARA.
ii) - OCORRE GERAÇÃO DE FINOS.
iii) - VISA ATENDER AS ESPECIFICAÇÕES GRANULOMÉTRICAS DE MERCADO.
iii) - DEVE OBEDECER AS FAIXAS EM QUE OS MÉTODOS DE CONCENTRAÇÃO SÃO MAIS EFICIENTES.
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EXEMPLO DA MINA DE ERIE MINING CO. EM MINESOTA USA., QUE PROCESSA TACONITAS.
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Mecanismos utilizados para fragmentar partículas 
Compressão.
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Mecanismos utilizados para fragmentar partículas
Impacto.
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Mecanismos utilizados para fragmentar partículas
Atrito ou Abrasão.
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Impacto Abrasão Cisalhamento Compressão
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Abrasão
ACONTECE PRINCIPALMENTE DEVIDO AS INTERAÇÕES PARTÍCULA-PARTÍCULA. 
APARECE COM MAIOR OU MENOR INTENSIDADE EM TODOS OS EQUIPAMENTOS DE FRAGMENTAÇÃO, MESMO QUANDO TENTA-SE EVITÁ-LO.
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Tração
TRATA-SE DO DESMONTE POR EXPLOSIVOS. 
TEM RENDIMENTO ENERGÉTICO GRANDE COMPARADO AOS PROCESSOS DE FRAGMENTAÇÃO EM MÁQUINAS, MAS O CUSTO OPERACIONAL É MUITO ALTO (PREPARAÇÃO, PERFURAÇÃO, ETC).
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O NÚMERO DE ESTÁGIOS DEPENDE:
DA CAPACIDADE DA INSTALAÇÃO: CAPACIDADES MAIORES EXIGEM MAIOR NÚMERO DE ESTÁGIOS.
DAS CARACTERÍSTICAS GRANULOMÉTRICAS DA ALIMENTAÇÃO E DO PRODUTO - RELAÇÃO DE REDUÇÃO TOTAL.
DAS CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS - A RELAÇÃO DE REDUÇÃO PARA CADA ESTÁGIO VAI DEPENDER DO TIPO DE EQUIPAMENTO.
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A britagem é o segundo estágio de um processo de cominuição onde as partículas são reduzidas de tamanho através de uma combinação de mecanismos de abrasão, impacto e compressão, em ambiente a seco ou a úmido.
Mecanismos de quebra 
Introdução BRITAGEM
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Relação Redução
	RRT = R1 x R2 x R3
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Superfície específica
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Britagem
Na britagem primária empregam-se os seguintes britadores; 
britador de mandíbulas;
britador giratório;
britador de impacto e de rolo.
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Tabela I: Classificação de Estágios de Britagem. 
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Britadores 
Britadores de Mandíbula:
Blake
 
Dodge
Universal
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Blake
De um eixo: movimento elíptico da biela; material é fragmentado por impacto, força de compressão e um parcela significativa de cisalhamento.
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Blake dois eixos
movimento da mandíbula móvel afetado pelo movimento da biela;
a parte superior da mandíbula móvel executa movimento circular
a força é menor no início do ciclo, quando o ângulo entre os eixos é mais agudo e mais forte no topo, quando a força máxima é liberada no trajeto reduzido da mandíbula;
não existe componente de cisalhamento.
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Comparação
britador de dois eixos mais pesado e tem capacidade pouco menor;
britador de um eixo maiores solicitações nos rolamentos do excêntrico, maior desgaste nas mandíbulas, maior proporção de superfinos e menor rendimento de energia consumida;
dois eixos é 50% mais caro que o anterior;
materiais brandos e pequena escala de produção normalmente é mais econômico o de um eixo. Para maior escala de produção, material mais tenaz e abrasivo o de dois eixos.
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Características gerais dos britadores:
dimensão dos britadores - dimensão da abertura de entrada (largura x comprimento),
equipamento pesado e robusto com carcaça fabricada em ferro fundido ou aço. Mandíbulas de aço recobertas com aço manganês ou níquel duro. Capacidade reduzida quando se usa chapas corrugadas.
velocidade de 100 a 350 rpm
exige dispositivo de regulagem de alimentação.
Aplicação: instalações de pequeno e médio porte especialmente com pequena relação de redução. 
 
Utiliza-se grelha para escalpar a alimentação. Minas subterrâneas e instalações móveis
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Britadores Giratórios 
movimento circular de 85 a 150 rpm, fazendo com que toda a área da carcaça seja utilizada na britagem;
pode ser fornecido com várias excentricidades, quanto maior a excentricidade e velocidade de rotação maior a capacidade e energia consumida;
tamanho dos britadores é dado pela largura do anel e pelo diâmetro inferior do cone em polegadas;
dispensa uso de alimentadores e escalpe;
consumo de energia alta em relação aos outros britadores;
apresenta maior desgaste e custo de manutenção;
sensível a umidade;
britagem por compressão.
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Britadores Impacto
velocidade das barras de 500 a 3000 rpm;
martelos pesam até 100 kg;
tamanho das partículas alimentadas 20 cm;
	Vantagem: menor custo de instalação, relação redução muito maior.
	Desvantagem: elevado custo de manutenção.
	Aplicação:
materiais como carvão e calcário para britagem primária;
material com umidade elevada.
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Rolo 
fragmentação por compressão e cisalhamento;
requer grandes rolos para alcançar a relação de redução desejada;
custo de capital mais alto dos britadores;
requer alimentador.
	Aplicação: britagem móvel e material úmido.
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Rolo dentado
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Britadores de rolos dentados
Consiste de um rolo dentado que
gira de encontro a uma placa fixa
ou contra outro rolo dentado.
Aplicações = carvão, calcário,
caulim, fosfatos, ferro (materiais
friáveis e pouco abrasivos).
Alimentação nominal = 0,10 a 0,3 m
Grau de redução = 2/1 a 4/1
Britadores de Rolos
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Britadores de rolos dentados
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Características:
fragmentação por compressão e cisalhamento;
requer grandes rolos para alcançar a relação de redução desejada;
custo de capital mais alto dos britadores;
requer alimentador.
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Principais aspectos que são levados em conta na seleção de britadores
A taxa de redução que se pretende obter
Dureza e o tipo de minério/rocha
Tamanho máximo de alimentação
Produção almejada
Área ocupada pelo equipamento 
Custo de investimento e operação
Outro item a ser observado seria a robustez do equipamento, por se tratar de uma operação severa. 
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Há um britador adequado para cada tipo de minério? 
Minério/rocha tem características únicas, particulares que os diferenciam entre si. 
Processo responder de maneira diferente a cada tipo de equipamento.
Na própria jazida tem-se uma variação significativa de tipos diferentes de minérios nas frentes de lavra. 
Uma dificuldade é saber de forma mais precisa qual será a granulometria de alimentação do britador, uma vez que isso depende das diferentes características do maciço rochoso e do desmonte de rochas executado
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Características de Britagem
Normalmente, a primeira etapa de britagem é composta por britadores de mandíbulas, giratórios, de impacto ou de rolos dentados. O britador de mandíbulas é o mais comum por aceitar grandes tamanhos em sua alimentação e possuir um custo de investimento menor.
 os britadores de mandíbulas operam com produções em torno de 800 t/h.
britadores giratórios operam com produções a partir de 800 t/h, porém possuem uma limitação do tamanho máximo de alimentação
 Outro britador seria o de impacto ou de martelos, que quando usados como primário aceitam tamanhos maiores de alimentação (1.830 mm) e consegue processar até 1800 t/h. Estes tipos de britadores produzem muitos finos e são geralmente aplicados a minérios não abrasivos.
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Características de Britagem
Os britadores de rolos dentados têm grande aplicabilidade quando seguidos de moinho SAG, pois este tipo de britador possui uma melhor distribuição granulométrica do produto, o que é desejável para alimentação do SAG. Além disso, este equipamento ocupa uma menor área se comparado aos demais britadores. 
É comum utilizar britador de rolos dentados (sizers) nos casos em que o minério seja meio argiloso e possua alto teor de umidade. 
 
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Conclusões
Deve-se fazer
um estudo com algumas alternativas de tipos diferentes de britadores e configurações. Através desta análise é possível selecionar o equipamento mais adequado ao minério, com um custo de investimento e de operação aceitável. 
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Empastamento, ou seja, adesão de finos e materiais
argilosos à carcaça e cabeça de britagem reduzindo a
área e o escoamento do material;
Entupimento decorrente da entrada de blocos grandes,
de tamanho maior que a capacidade do britador. Esse
problema ocorre freqüentemente em britadores primários
que operam sem a proteção da grelha;
Atolamento decorrente do arranjo das partículas
formando um arco que as sustenta acarretando a parada
de escoamento do material;
Afogamento devido a redução de espaço disponível para
o material britado em função do fenômeno de
empolamento.
As falhas mais comuns encontrados em plantas de britagem:
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Britagem por microondas
“Microondas substituirão britadores e moinhos na mineração.”
As rochas são feitas de diferentes minerais, as ondas as afetam de forma variada ao longo de sua extensão. Como alguns minerais se aquecem mais rapidamente do que outros, quando a rocha é submetida ao aquecimento começam a aparecer rachaduras ao longo das interfaces entre os grânulos dos diferentes minerais, o que faz com que essas rochas possam ser quebradas mais facilmente.
Pode-se realmente aumentar a velocidade de todo o processo diminuindo o tempo de exposição do material, de alguns minutos para apenas alguns milisegundos, utilizando potências muito altas em períodos curtos de tempo.“
. Cada rocha reage de forma diferente às microondas, de forma que o processo deve passar por uma sintonia fina para cada tipo de minério. os primeiros resultados mostram que, uma vez configurada a fonte de microondas para um minério específico.
 Uma empresa de mineração poderá economizar entre 50 e 60% em sua conta de energia.
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BRITAGEM SECUNDÁRIA 
É realizada por britadores mandíbulas, giratórios, cônicos e de impacto. Tamanho de alimentação menor que 15 cm
Britadores de Mandíbula
Características:
relação de largura das placas/abertura da boca muito maior do que nos britadores de mandíbulas;
pequena capacidade.
	Aplicação: limita-se ás instalações de pequeno porte ou condições especiais de rebritagem 
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Britadores Giratórios 
Característica: diâmetro da base do cone/ abertura da boca bem maior que nos primários.
	Aplicação: instalações de grande porte ou quando o produto do primário é grosso.
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Britadores Cônicos
Giratório modificado onde o cone não é suspenso, mas suportado. 
Características:
cone e o manto apresentam longas superfícies paralelas, para garantir um tempo de residência mais longo;
descarga condicionada ao movimento do cone, a descarga é condicionada ao movimento do cone, a abertura da saída é controlada através do abaixamento e elevação do cone, realizados através de dispositivos hidráulicos;
o tamanho de partícula na alimentação 559 mm, capacidade de 1100 t/h com descarga do produto de 19 mm;
o curso do cone pode ser 5 vezes maior que do b. primário;
relação de redução 3 a 7:1, podendo ser mais alta
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BRITADORES GIRADISC
Semelhante ao britador cônico, utilizado na britagem extra fina (britagem quaternária). A britagem é por cominuição inter-partículas, por impacto e atrição de uma massa de muticamadas . Tamanho do produto de 19 a 3 mm, tamanho máximo de alimentação 76,2 mm, razão de redução 
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Britador conico
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Britador de rolos 
Aplicação: minérios friáveis, úmidos e menos abrasivos tais como calcário, carvão, gipso, fosfato e minérios de ferro friáveis. 
Britadores de mandíbulas e giratórios, quando o minério é friável com a grande proporção de tamanhos máximos na alimentação tendem a estrangular na descarga. 
Operação consiste dois cilindros horizontais girando em direções contrárias, o processo de britagem é por simples pressão. São produzidos também com um cilindro móvel pressionando o material de encontro a uma chapa fixa. Equipamentos com multirolos pode usar rolos em pares ou em conjuntos de 3 , porém equipamentos com meis de dois rolos são raros. A grande desvantagem do btitador de rolos é de necessitar de grandes rolos para alcançar uma relação de redução razoável. Têm um mais elevado custo de capital em relação aos outros britadores.
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Britadores Terciários 
Utilizam-se britadores cônicos, produtos na faixa granulométrica de 25 a 3 mm, razão de redução 4:1 a 6:1. Trabalham em circuito Fechado
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Britador Barmac
Desenvolvido na Nova Zelândia no fina de 1960, combina impacto, alta intensidade de moagem pulverizando multipartículas. Características:
adequado para britagem terciária, produtos na faixa de 0,06 a 12 mm.
Duopactor pode ser alimentado com tamanho máximo de 50 mm cominuição baseia-se na aceleração de partículas por um rotor, trabalhando em alta velocidade.
Partícula pode atingir até 150 m/s na saída do rotor;
Rotor descarrega continuamente dentro da nuvem de partículas em movimento turbulento;
Redução ocorre pelo impacto da rocha contra rocha, atrição e abrasão;
Preço do duopactor 20.000 a 120.000 libras, do rotopactor 15.000 libras.
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Definição de circuito 
Depende:
da capacidade da instalação 
características granulométricas e físicas da alimentação;
características granulométricas desejadas para o produto;
características dos equipamentos;
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Procedimentos que devem ser seguidos na escolha do circuito:
não é aconselhável, por motivos econômicos manter estoques de minério entre a frente de lavra e a britagem primaria ;
a britagem primária deve atender as exigências de operação da mina, o que implica em alimentação descontínua e irregular e consequentemente um super dimensionamento do britador;
britador primário é definido pelo tamanho do maior bloco de minério da mina, sendo compatível com equipamentos de carregamento;
estágios de britagem subsequentes devem atender as especificações desejadas para o produto(estoques reguladores entre britagem primaria e outras etaps de cominuição);
geralmente o último estágio de britagem é feito com circuito fechado com peneiras para garantir a uniformidade aos produtos .
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Dimensionamento dos britadores
É fundamental conhecer:
volume de minério a ser processado(taxa de alimentação);
distribuição granulométrica da alimentação;
distribuição granulométrica desejada do produto;
densidade aparente do minério;
modo de operação(circuito aberto ou fechado);
balanço de massas (carga circulante)
peso específico do minério;
britabilidade do minério(Wi);
% umidade e
 características mineralógicas (teor de argilas) 
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Work index
O Wi é obtido a partir de dez ensaios de britabilidade no qual peças de rochas bitoladas entre 2 e 3 polegadas são montadas entre dois pesos iguais de 30 libras, suspensos em volantes. Quando os volantes são liberados os pesos batem simultaneamente em lados opostos da menor dimensão da rocha. A altura da queda é aumentada progressivamente até atingir a ruptura da rocha. A resistência a britagem por impacto em (pé x libra/polegada) de espessura de rocha, designado por C e Sg peso específico. 
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Projetar uma instalação de britagem para 70 m3/h de minério que vem da mina com um top size de (0,4 m) e 25% menor que 2,5 polegadas. Sabe-se que o Wi do minério é 10 kwh/st. A densidade aparente do minério é 1,25; o teor da argila é maior que 5% e a umidade 10%.
Pela tabela 4.6 o britador mais adequado 8050C cuja capacidade varia de 65–88 m3/h de produto operando com a abertura de saída na posição fechada (APF) com 4”e na posição aberta (APA) terá 5”, pela tabela sabe-se que o movimento do queixo é de 1”. A abertura de alimentação do britador é de 40”(1m).
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rojetar uma instalação de britagem para 70 m3/h de minério que vem da mina com um top size de (0,4 m) e 25% menor que 2,5 polegadas. Sabe-se que o Wi do minério é 10 kwh/st. A densidade aparente do minério é 1,25; o teor da argila é maior que 5% e a umidade 10%.
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Tabela II: Granulometria do produto britado
Pode ser
observado que:
85% do material é menor que 5“;
30 % do material esta entre 3”e 5”;
17% do material está entre 2”e 3”.
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Barmac
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Fluxograma
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TEORIAS SOBRE O PROCESSO DE COMINUIÇÃO 
LEI DE RITTINGER – 1867 O TRABALHO NECESSÁRIO NA FRAGMENTAÇÃO É PROPORCIONAL À SUPERFÍCIE NOVA GERADA QUE É INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO DIÂMETRO.
E  ENERGIA CONSUMIDA
X1  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DA ALIMENTAÇÃO
X2  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DO PRODUTO
K  CONSTANTE - DEPENDE DO MATERIAL
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LEI DE KICK - 1885
O TRABALHO NECESSÁRIO NA FRAGMENTAÇÃO É PROPORCIONAL À RELAÇÃO DE REDUÇÃO. 
ONDE:
E  ENERGIA CONSUMIDA
X1  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DA ALIMENTAÇÃO
X2  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DO PRODUTO
K  CONSTANTE - DEPENDE DO MATERIAL
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BLANC - 1937
CONSTATAÇÃO DE NÃO SUPERPOSIÇÃO DAS DUAS PRIMEIRAS LEIS.
10 LEI - VÁLIDA PARA GRANULOMETRIA FINA
20 LEI - VÁLIDA PARA GRANULOMETRIA GROSSA
LEI DE BOND - 1951/52 - LEI EMPÍRICA
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Lei de Bond
ONDE:
W  ENERGIA (kwh/st)
X1  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DA ALIMENTAÇÃO (m)
X2  ABERTURA DA MALHA QUE DEIXA PASSAR 80% DO PRODUTO (m)
WI  WORK INDEX (kwh/st) - CONSTANTE DE CADA MATERIAL 
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LIMITAÇÕES DA LEI DE BOND:
NÃO CONSIDERA O WI COMO FUNÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROCESSO.
NÃO CONSIDERA AS CARACTERÍSTICAS MINERALÓGICAS DO MATERIAL.
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LEI GERAL (LEI DE CHARLES) - 1957
ONDE:
E  ENERGIA CONSUMIDA
X  ABERTURA DA MALHA
K  CONSTANTE - DEPENDE DO MATERIAL
N = 1  LEI DE KICK (GRANULOMETRIA GROSSA)
N = 2  LEI DE RITTINGER (GRANULOMETRIA FINA)
N = 1,5  LEI DE BOND (GRANULOMETRIA INTERMEDIÁRIA)
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LEI DE HUKKI - 1961
ONDE:
E  ENERGIA CONSUMIDA
X  TAMANHO
K  CONSTANTE - DEPENDE DO MATERIAL
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FORAM INTRODUZIDOS FATORES DE BOND/ROWLAND PARA CORREÇÃO DE DISCREPÂNCIAS, LEVANDO A EXPRESSÃO FINAL
EFi = 1,3 PARA MOAGEM A SECO 
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Figura 1.1: Fluxograma de tratamento de minérios5.