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AGLOMERAÇÃO, DESAGUAMENTO 
E TRATAMENTO
UNIDADE III
DESAGUAMENTO
Elaboração
Cristiane Oliveira de Carvalho
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
SUMÁRIO
UNIDADE III
DESAGUAMENTO .................................................................................................................................................................................5
CAPÍTULO 1
MECANISMO DE DESAGUAMENTO ....................................................................................................................................... 6
CAPÍTULO 2
ESPESSAMENTO ......................................................................................................................................................................... 11
CAPÍTULO 3
DIMENSIONAMENTO DOS ESPESSADORES .................................................................................................................... 15
REFERÊNCIAS ...............................................................................................................................................19
4
5
UNIDADE IIIDESAGUAMENTO
A Unidade III se restringe a apresentar o desaguamento. O Capítulo 1 conceitua o 
desaguamento e cita os diversos equipamentos utilizados para realizar essa operação. 
Ainda explica como é a influência de alguns fatores no desaguamento.
O segundo capítulo explica sobre a etapa do espessamento, como acontece, além de 
citar os tipos de espessadores.
O Capítulo 3 apresenta o dimensionamento do espessador convencional contínuo, 
apresentando as principais equações e citando alguns métodos entre os diversos aplicados 
para o dimensionamento desses equipamentos.
Objetivos da Unidade
 » Entender o processo desaguamento.
 » Conhecer os principais equipamentos utilizados na operação de desaguamento.
 » Estudar o processo de espessamento.
 » Dimensionar um espessador convencional contínuo.
A Imagem abaixo mostra o comportamento da curva de sedimentação da polpa 
com 70,7% de sólidos. Esse teste de sedimentação utilizou uma amostra de Pellet 
feed de minério nomeada como AdoB352.
Fonte: Lara (2011).
6
CAPÍTULO 1
MECANISMO DE DESAGUAMENTO
Ao realizar a concentração mineral, que é baseada nas diferenças de propriedades entre 
mineral valioso e mineral de ganga, é preciso, antes de um produto ser transportado, 
remover uma parte da água que está presente nesse concentrado. Esse conjunto de 
operações para remoção de água é conhecido como desaguamento (espessamento e 
filtragem) e secagem.
Chaves (2004) explica que a finalidade das operações de desaguamento é diminuir 
a umidade de produtos das operações unitárias do beneficiamento de minérios para 
sua aplicação final (venda) ou para alcançar as condições requeridas para operações 
unitárias posteriores.
Essa mesma referência ressalta que diversos equipamentos são utilizados para a operação 
de desaguamento, e, entre eles, estão:
 » as peneiras vibratórias horizontais e peneiras DSM;
 » classificadores espirais;
 » cones desaguadores;
 » ciclones desaguadores;
 » pilhas e silos de drenagem;
 » centrífugas;
 » espessadores;
 » filtros a vácuo.
A figura abaixo mostra alguns equipamentos utilizados no desaguamento em 
função do tamanho das partículas.
7
DESAGUAMENTO | UNIDADE III
Figura 18. Equipamentos citados de acordo com o tamanho da partícula que será separada.
 
 
Tamanho 
1m 1dm 1cm 1mm 100mícron 10 mícron 1 mícron 
Prensas de 
Tubo 
Filtros de Pressão 
Filtros de vácuo 
Peneira de desidratação 
Espirais de desidratação 
Pressão alta 
Pressão média 
Pressão baixa 
Gravimétrica 
Alimentação 
água para 
recirculação. 
Sólidos desidratados 
Drenagem primária 
Movimento 
circular 
Descarga 
Fonte: Metso (2006) apud Luz et al. (2010). 
Os espessadores e filtros são os equipamentos mais largamente usados para as operações 
de desaguamento. Osrine (2014) categoriza o desaguamento em três grupos:
 » sedimentação;
 » filtragem;
 » secagem.
No entanto, Chaves (2004) distingue desaguamento de secagem. O desaguamento é 
uma operação que utiliza apenas métodos mecânicos, e ainda sobra alguma umidade 
residual naquele minério ou no concentrado; já na secagem, aplica-se calor, a fim de 
que a umidade final seja igual a ou se aproxime de zero.
As técnicas de separação sólido-líquido, no caso mais específico do desaguamento, 
podem ser divididas em dois modos.
1. Movimento relativo das fases: em que o sólido se movimenta por meio do 
líquido que permanece em repouso, processo conhecido como decantação, podendo 
exemplificar o espessamento; ou ainda o líquido realiza o movimento por uma fase 
estacionária, tal como acontece na filtragem ou na drenagem em pilhas ou silos e 
peneiras.
2. Uso de forças auxiliares à separação: gravitacionais, centrífuga, de pressão 
ou vácuo.
8
UNIDADE III | DESAGUAMENTO
Luz et al. (2010) descrevem alguns fatores que devem ser ponderados em uma operação 
de separação sólido-líquido.
Capacidade desejada
O equipamento utilizado em separação sólido-líquido precisa ser selecionado de acordo 
com a capacidade de processo desejada. 
Para situações em que o processo necessita de baixa capacidade de alimentação e 
produção, normalmente a operação de filtragem, sem interrupções ou em batelada, 
seja a mais apropriada. Já para os processos em que se exigem maiores capacidades, é 
normalmente utilizado o espessamento.
O parecer pela operação unitária mais adequada a ser usada no processo está vinculado 
também aos dispêndios operacionais. Relacionando os custos operacionais, os espessadores 
têm uma maior vantagem sobre os filtros, pois seu custo operacional é baixo e não 
necessitam de grande demanda operacional e de manutenção, apesar de ocuparem 
extensas áreas na instalação. 
Distribuição da dimensão e o formato das Partículas
É considerada uma das mais relevantes variáveis para definir eficiência e custo dos 
processos que envolvem a separação de sólido-líquido. Se a polpa de minérios a ser 
beneficiada possui muitas partículas finas ou ultrafinas, é importante que se tenha uma 
maior atenção à medida da área superficial específica.
Ainda é importante ressaltar que, quanto mais finas são as partículas presentes na 
polpa a ser beneficiada, menores serão a capacidade e a eficiência na separação, e mais 
limitada será a seleção do equipamento. 
Além disso, deve-se atentar para a distribuição de tamanho de partículas com uma 
menor faixa de partículas ultrafinas. Estas são mais simples de serem tratadas do que 
as que são dotadas de distribuição mais ampla. 
Essas partículas ultrafinas agem na eficiência de espessamento, diminuem as taxas de 
filtragem e ainda podem provocar o acúmulo de mais umidade do que o requerido nas 
tortas provenientes da filtração. Por causa disso, é importante que ocorra um tratamento 
prévio dessas polpas.
Em relação à forma, as partículas podem ter efeito na eficiência na separação sólido-
líquido conforme o formato se distancia do esférico. Aquelas partículas que possuem 
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DESAGUAMENTO | UNIDADE III
o formato lamelar ou placoidal não são desejadas. É possível exemplificar o processo 
de filtração formando tortas que possuem baixa permeabilidade e consequentes baixas 
taxas de filtragem.
Já as partículas dotadas de forma mais alongada, que se assemelham à de uma agulha, 
provocam problemas na formação de torta de filtração, bloqueando os poros do filtro 
(meio filtrante) e impossibilitando a permeação do líquido. 
Para esse caso, é possível citar como exemplo as polpas do minério de ferro, que, por 
causa da granulometria grossa e da alta densidade do minério, aglomeram-se no fundo 
dos espessadores, dificultando a remoção. 
Para escapar desse tipo de impedimento operacional, é preciso escolher polpas de 
minérios com baixas concentrações de sólidos, pequenas velocidades de rotação e 
desenhos adequados para os raspadores.
Aglomeração das Partículas 
A aglomeração de partículas é um processo relevante para melhorara eficiência das 
operações de separação sólido-líquido e é caracterizada pelos mecanismos de coagulação 
e floculação.
O crescimento no uso desses mecanismos de aglomeração na indústria tem proporcionado, 
com o passar dos anos, o aperfeiçoamento dos reagentes químicos inorgânicos e orgânicos 
usados, assim como do conhecimento que abrange os fenômenos na dupla camada elétrica.
 Quantidade de Sólidos na Polpa
A concentração de sólidos na polpa é de grande relevância na seleção dos equipamentos 
no processo separação sólido líquido, isso porque normalmente essas operações são 
executadas antes dos estágios de desaguamento. Desse modo, as suspensões que estão 
diluídas precisarão passar por uma concentração preliminar, frequentemente realizada 
em espessadores, antecedendo ao desaguamento final.
Se é preciso realizar a floculação das partículas, vale ressaltar que polpas que possuem 
uma concentração de sólido alta não exibem comportamento exemplar sobre a floculação; 
já aquelas polpas que são mais diluídas possibilitam uma floculação mais eficaz, com 
flocos que são mais fácies de sedimentar e também de realizar o desaguamento.
A título de exemplo, é possível citar uma planta de lavagem de finos de carvão com alta 
concentração de sólidos na polpa, impossibilitando o processo de floculação das partículas, 
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UNIDADE III | DESAGUAMENTO
o que levou à baixa eficiência do espessador relacionada às taxas de sedimentação, 
concentração de sólidos no underflow e arraste de sólidos no overflow.
Esse problema pode ser resolvido com diluição da polpa antes do processo de floculação, 
usando o líquido clarificado do próprio espessador.
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CAPÍTULO 2
ESPESSAMENTO
O espessamento é um processo que busca, especialmente, separar as fases que compõem 
a lama (líquida e sólida) com o objetivo de minimizar o volume e elevar a matéria sólida, 
a partir do resultado alcançado a sedimentação. Assim, é na verdade uma forma de 
separar o material sólido do líquido, diferenciando as densidades que formam o produto, 
com sua suspensão.
O processo de espessamento combina os efeitos da sedimentação e a compressão. Segundo 
Dursen (2016), a compressão “é o efeito das forças, peso das partículas ou aglomerados 
suprajacentes em camadas inferiores”.
Luz et al. (2010) esclarecem que a sedimentação é um dos processos fundamentados nas 
diferenças entre as densidades dos compostos que estão presentes em uma suspensão. 
Nesse processo de separação sólido-líquido, ocorre a eliminação das partículas que estão 
na corrente líquida pela atividade do campo gravitacional, promovendo baixo dispêndio 
e trivialidade operacional. 
Os sedimentadores são categorizados em espessadores e classificadores. Os primeiros 
equipamentos têm sólidos com produtos e são responsáveis por produzir um material 
resultante do espessamento, com alta concentração de sólido.
Os classificadores visam obter um material com baixas concentrações de sólido e têm 
como produto o líquido. Os espessadores são os equipamentos mais usados na indústria 
e normalmente trabalham em regime permanente. 
Na mineração, os espessadores são aplicados principalmente para:
 » conseguir polpa com concentrações apropriadas para serem utilizadas em processos 
posteriores;
 » realizar o espessamento de rejeitos com alta concentração de sólidos, buscando 
o transporte e um descarte mais eficiente. Para esse procedimento, são utilizados 
os espessadores de rejeito;
 » executar a recuperação de água para reciclo na indústria – nos dias atuais, grande 
parte dos espessadores de concentrado e de rejeito utilizado;
 » efetuar a recuperação de sólidos ou solução para as técnicas de lixiviação, usadas 
na hidrometalurgia.
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UNIDADE III | DESAGUAMENTO
Chaves (2004), Luz et al. (2010) e Orsine (2014) esclarecem que o espessamento é 
processo que foi concebido fundamentado na análise de sedimentação de partículas 
sólidas em polpas diluídas, baseando-se nos ensaios em tubos longos ou curtos que 
apresentam graduação.
Esses testes de sedimentação foram realizados em proveta e podem estabelecer a variação 
da interface sólido/líquido no decorrer do tempo, assim como a formação de regiões 
distintas, como mostrado na figura abaixo.
Essas regiões dissimilares são: a região de líquido clarificado, a de sedimentação livre 
e a de compactação. É preciso realizar algumas ponderações físicas com o objetivo de 
descrever cada região. 
Região de sedimentação livre – a sedimentação das partículas acontece sem que 
haja a interação entre elas, e são consideradas constantes a velocidade de sedimentação 
e a concentração de sólidos. 
Região de compactação – as partículas sólidas iniciam o processo de interação entre 
si, e é observada a variação da concentração de sólidos por toda a extensão dessa região 
por causa da desaceleração que essas partículas experimentam.
Figura 19. Interfaces do teste de sedimentação.
 
 
t=0 t1>0 t2>t1 T3>t2 tfinal 
Região de Líquido Clarificado (RLC) 
Região de sedimentação Livre (RSL) 
Região de compactação (RC) 
Região de desaceleração (RD) 
Fonte: Reis (2010); Orsine (2014).
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DESAGUAMENTO | UNIDADE III
Quando começa o teste, o tempo é igual a zero (t=0), a polpa se encontra homogênea, e a 
concentração de sólidos é uniforme em todos os pontos presentes na proveta. Decorrido 
algum tempo, as partículas dotadas de maiores dimensões iniciam a sedimentação 
formando uma camada delgada de sólidos no fundo da proveta.
Essa camada delgada é composta por partículas mais pesadas e com grande velocidade 
de sedimentação e é conhecida como região de compactação (RC).
Por sua vez, as partículas mais finas se sedimentam mais vagarosamente e não têm 
nenhuma interação (somente existe a resistência da fase líquida), concebendo a região 
intermediária, chamada de região de sedimentação livre (RSL), em que a concentração 
de sólidos é constante.
Quando os sólidos começam a sedimentar, começa a formação da região de líquido 
clarificado (RLC), que não possui sólidos e fica localizada na parte superior da proveta. 
Durante o teste, são analisadas algumas modificações na altura das regiões.
As regiões conhecidas como RLC e RC ficam maiores, pois ocorre o desaparecimento 
da RSL. Posteriormente, é alcançado um ponto em que existe somente uma RC e RLC. 
Depois desse ponto, a sedimentação é uma compressão vagarosa dos sólidos, expelindo 
o líquido que existe entre as partículas para a RLC. 
Ao acontecer a expulsão do líquido, as partículas sólidas sofrem um processo de 
acomodação, que pode ser visualizada por meio da variação que acontece na RC.
Espessadores
Conforme Chaves (2004), os espessadores são formados basicamente de um tanque 
cilíndrico-cônico. A alimentação desses equipamentos é realizada pelo centro da superfície 
interior, em poço de alimentação.
A sedimentação das partículas sólidas acontece, e estas são removidas pelo fundo, no 
ápice da porção cônica (undeflow). Já o líquido sobrenadante (fase clarificada) excede 
e derrama, sendo apanhado pela calha que envolve o tanque (overflow).
A estrutura apresentada acima ainda possui um rastelo (rake) que conduz os sólidos 
sedimentados para o sistema de saída central. 
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UNIDADE III | DESAGUAMENTO
Figura 20. Operação de um espessador contínuo convencional.
 
 
Mecanismo de rotação 
Canaleta do “overflow” 
Descarga do líquido 
clarificado ou “overflow’’ 
Região de sedimentação livre Mecanismo de raspagem da lama 
Região do líquido clarificado 
Tubo de alimentação 
Poço de alimentação 
Região de 
compactação 
Descarga da lama 
ou “underflow’’ 
Rastelos, ancinhos ou 
“rakes” 
Fonte: Luz et al. (2010).
Esses equipamentos são produzidos em aço ou concreto armado, e fortuitamente usa-se 
argila compactada para produzir o fundo do espessador.
Luz et al. (2010) cita os principais tipos de espessadores:
 » contínuo convencional;
 » alta capacidade (Super Espessadores); 
 » lamelas.
Orsine (2014) ainda afirma que, além dos três espessadores citados acima, existem:» tipo pasta; 
 » bandeja; 
 » hidrosseparador. 
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CAPÍTULO 3
DIMENSIONAMENTO DOS ESPESSADORES
Os espessadores precisam ser dimensionados a fim de definir as características geométricas 
(área e profundidade) para atender o serviço solicitado (conseguir a vazão e alcançar 
a porcentagem de sólidos requerida no underflow) e para que possa ser realizado com 
segurança (CHAVES, 2004).
Portanto, um espessador precisa satisfazer as diversas necessidades de operação (CHAVES, 
2004):
 » capacidade de produção solicitada para as condições exigidas pelo processo 
produtivo, atendendo à demanda da usina de beneficiamento;
 » fornecer o underflow que se enquadre na porcentagem de sólidos necessária; 
 » fornecer o overflow clarificado.
Luz et al. (2010) afirma que, para dimensionar um espessador convencional e contínuo, 
é necessário que realize o cálculo da sua altura e área transversal, e isso é fundamentado 
em dados de operação de sedimentação em batelada. Portanto, a curva de sedimentação 
que exibe a variação da altura da interface de sólidos com tempo apresenta dados 
importantes ao projeto da unidade contínua, como:
 » taxa de sedimentação;
 » razão de concentração entre a alimentação e o espessado gerado;
 » concentração máxima do espessado e outros.
É válido constatar que esses dados apresentam informações relevantes à suspensão. No 
entanto, o comportamento da suspensão varia de acordo com o processo de sedimentação. 
O projeto, na verdade, é considerado uma extrapolação da operação em batelada para 
contínua, e, por isso, é preciso que alguns parâmetros de correção sejam adicionados 
ao projeto.
Os agentes aglomerantes também precisam ser considerados na concepção dos 
espessadores, apesar de terem uma melhora significativa na eficiência de processos de 
separação sólido-líquido. Com isso, é possível impedir erros de escalonamento quando 
se aplicam os resultados obtidos em laboratórios para a simulação e projetos em escala 
industrial.
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UNIDADE III | DESAGUAMENTO
Seção transversal
Para um espessador contínuo em operação, a região de líquido clarificado que não 
possui sólidos pode ter o balanço de massa para as fases sólidas e líquida, conforme as 
equações abaixo.
Balanço de massa
Sólido:
� � �s a a s s e eQ C QC Q C  � � , Eq. 3 e 
L
L C
CI e
. 

 Eq. 4
Em que:
ρs: densidade da fase sólida;
Q: vazão de suspensão descendente; 
c.: concentração volumétrica de sólidos;
L: altura de uma seção transversal;
“a” e “e” são subíndices relativos à alimentação e ao espessado.
Líquido:
� �f f f e eQ C Q C1 1�� � � �� �  Eq. 5
Realizando o rearranjo das equações 3, 4 e 5:
Q Q C
c Cf a a e
� �
�
�
�
�
�
�


.
1 1
 Eq. 6
Em que:
ρf: densidade da fase fluida;
Qf: vazão de fluido ascendente.
A velocidade ascensional do líquido e a concentração mássica de sólidos na seção 
transversal do espessador por:
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DESAGUAMENTO | UNIDADE III
Portanto, a Eq. 8 pode ser reescrita em termos de área de sedimentação ou de capacidade 
do espessador:
A
Q c
V c c
a a� ��
�
�
�
�
�
1 1

 Eq.9 ou 
Q
A c
V
c c
a
a
e
�
�
�
�
�
�
�
�
1
1 1
. Eq.10
Em que A é a área da seção transversal do espessador.
Na Equação 10, os dados de concentração e velocidade de sedimentação podem ser 
estabelecidos por ensaio de proveta na versão Kynch (1952) por meio da análise do 
deslocamento da interface dos sólidos com o passar do tempo, como apresentado na 
figura abaixo (Luz et al., 2010).
Figura 21. Teste de proveta – Kynch.
 
 
Z0 
 
Z 
 
Z0 
 
Zi 
 Z 
𝐜𝐜 = 𝐜𝐜𝐚𝐚𝐙𝐙𝟎𝟎𝐙𝐙𝐢𝐢
 
𝐕𝐕 = 𝐙𝐙𝐢𝐢𝐙𝐙𝟎𝟎𝛉𝛉 
Eq. 11 
Eq. 12 
Fonte: Luz et al. (2010).
Em 1982, Biscaia Jr. simplificou o procedimento de Kynch e minimização de (L/A)proj, 
fundamentando-se no fato em que uma curva de sedimentação é união de uma reta com 
uma exponencial, como apresentado abaixo: 
Figura 22. Simplificado de Biscaia Jr. (1982) apud Luz et al. (2010).
 
 
(𝐿𝐿𝐴𝐴)𝑝𝑝𝑟𝑟𝑜𝑜𝑗𝑗
= 𝑍𝑍0𝜃𝜃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
 Z0 
 
Zi 
 
θmin 
 
tempo 
 
Eq. 13 
Fonte: Luz et al. (2010).
18
UNIDADE III | DESAGUAMENTO
Altura do Espessador
O cálculo da altura do espessador deve ser realizado com a soma das zonas de espessamento: 
H= H1+ H2+ H3 (LUZ et al., 2010; ROBERTO, 2018).
Figura 23. Alturas em um espessador convencional e tempo de residência, respectivamente.
 
 
H1 
H2 
H3 
z 
𝐜𝐜𝐚𝐚𝐙𝐙𝟎𝟎
𝐙𝐙𝐢𝐢
 
𝒕𝒕 
Fonte: Luz et al. (2010).
H1: altura da região de líquido clarificado, que varia entre 0,45 a 0,75 m;
H2: altura da região de espessamento:
H
L C t
A
a a
s
s f
esp f
2
4
3
�
�� �
� ���
� �
� �.
 Eq.14
Em que: 
Ca: concentração e sólidos na alimentação.; 
La: vazão volumétrica da alimentação; 
t: tempo de residência da partícula sólida; e 
ρesp.: densidade da espessado.
A fração 4/3 é um fator e tem como finalidade realizar a correção da densidade do 
espessado em vez da densidade média da região de espessamento.
H3: altura do fundo do espessador H D3 7 3 10 2� �, * * (Eq. 15); em que D é o diâmetro 
do espessador.
19
REFERÊNCIAS
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20
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Referência Ilustrativa
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Fonte: http://www.vale.com/brasil/PT/aboutvale/news/Paginas/voce-sabe-o-que-e-pelotizacao.aspx. 
Figura 4
Fonte: http://www.vale.com/brasil/PT/aboutvale/news/Paginas/voce-sabe-o-que-e-pelotizacao.aspx.
Figura 25
Fonte: http://www.enobrasil.com.br/br/equipamento/11-5-1-filtro-rotativo-a-vacuo-sv.
Figura 28
Fonte: http://www.mausa.com.br/?pagina=produtos-detalhes&id=16.
	UNIDADE III
	DESAGUAMENTO
	Capítulo 1
	Mecanismo de Desaguamento
	Capítulo 2
	Espessamento
	Capítulo 3
	Dimensionamento dos espessadores
	Referências