circuitos_de_fragmentacao_peneiramento_e_classificacao_unidade_i (1)

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CIRCUITOS DE FRAGMENTAÇÃO, 
PENEIRAMENTO E CLASSIFICAÇÃO
UNIDADE I
COMINUIÇÃO
Elaboração
Cristiane Oliveira de Carvalho
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
SUMÁRIO
UNIDADE I
COMINUIÇÃO .........................................................................................................................................................................................5
CAPÍTULO 1
FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO ........................................................................................................................................ 7
CAPÍTULO 2 
BRITAGEM ..................................................................................................................................................................................... 12
CAPÍTULO 3
EQUIPAMENTOS DE BRITAGEM ............................................................................................................................................ 17
REFERÊNCIAS ...............................................................................................................................................20
5
UNIDADE ICOMINUIÇÃO
A primeira unidade deste caderno introduz o entendimento de cominuição. O capítulo 
1 é responsável por explicar o conceito da cominuição, seus objetivos, os mecanismos 
de fragmentação e a leis que regem a fragmentação.
O capítulo 2 explica o que é operação de britagem, os tipos de britagem e os fatores 
necessários para selecionar um britador. O capítulo 3 mostra alguns equipamentos 
utilizados em cada tipo de britagem.
Objetivos da Unidade
 » Entender a cominuição e seus circuitos.
 » Estudar o mecanismo de fragmentação.
 » Estudar as leis da cominuição.
 » Aprender sobre a etapa da britagem.
 » Conhecer alguns equipamentos utilizados na britagem.
 » Dimensionar os equipamentos britagem.
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
Curiosidade
Para realizar a cominuição de um minério de ferro é utilizado um circuito tradicional. 
É realizada a britagem com três ou quatro estágios, logo após a moagem em moinhos 
e bolas em circuito fechado.
 
Rota convencional 
Produto de 
moagem 
Britagem Terciária e 
Quaternária 
Peneira Terciária 
/Quaternária 
Pilha Pulmão 
Moagem de bolas em 
circuito fechado com 
ciclones 
Britagem Secundária 
Britagem Primária 
Peneira Secundária 
Fonte: Pinto (2016).
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CAPÍTULO 1
FUNDAMENTOS DA COMINUIÇÃO
A cominuição é definida como um conjunto de operações que visam reduzir o tamanho 
de partículas minerais, de forma a atingir um propósito.
Para que isso ocorra adequadamente, é necessário o controle do tamanho das partículas, 
além de impedir a quantidade excessiva de finos.
No processo de beneficiamento de minérios, as principais finalidades da cominuição são:
 » Liberação de partículas: na maioria das vezes é necessário liberar as partículas 
do mineral de interesse e dos minerais de ganga e, assim, possibilitar sua separação 
posterior na etapa de concentração.
 » Adequação granulométrica: isso permite que o material tenha o tamanho ideal 
para o próximo estágio do processo.
 » Manuseio do material: materiais de mineração extremamente volumosos 
precisam ser reduzidos para serem movimentados mais facilmente.
 » Transporte contínuo: para transportes em correias o material precisa passar 
por um processo de britagem, isso devido à limitação do tamanho do material a 
ser transportado por causa largura da correia utilizada.
As operações de cominuição (fragmentação) no beneficiamento de minérios reúne um 
grupo de técnicas que tem como finalidade reduzir, por meio do emprego de forças 
mecânicas externas, e às vezes interna, um sólido de certo tamanho em fragmentos 
menores.
Essas operações abrangem diferentes etapas que vão desde a mina até o seu ajuste nos 
processos industriais posteriores. Os principais estágios de cominuição de minério são:
1. Desmonte mecânico ou detonação do maciço rochoso, cujo objetivo 
é produzir blocos de minério com tamanho adequado para manuseio, 
transporte e alimentação da britagem;
2. Britagem, utilizada tanto para permitir o manuseio do material através 
de transportadores de correia e máquinas de pátio, quanto para adequar 
a granulometria do minério para a etapa de moagem. Para minérios 
que não necessitam de concentração (e.g. minério de ferro de origem 
hematítica), a etapa de britagem é utilizada para se obter o tamanho 
adequado ao processo de metalurgia extrativa. O peneiramento é o 
processo utilizado para separação por tamanho, e
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
3. Moagem, é a ultima etapa de cominuição cujo objetivo é, geralmente, 
liberar o mineral de interesse para a etapa de concentração. Todavia, 
também pode ser utilizada para adequar o minério a um processo que 
exija uma granulometria fina (e.g. pelotização e lixiviação). De forma 
geral, são utilizados equipamentos de classificação hidráulica (e.g. ciclone 
e classificador espiral) para garantir a granulometria do produto. 
(PINTO, 2016, pp. 23 e 24)
O desempenho de etapas de concentração depende da distribuição granulométrica dos 
produtos resultantes das etapas de cominuição. Esses circuitos podem ser abertos ou 
fechados.
Nos circuitos abertos, depois de realizada a cominuição, o material segue direto para a 
fase seguinte do processo. Já no circuito fechado, o material segue para o processo de 
classificação, de modo que a fração mais grossa é recirculada para o equipamento. Esse 
fluxo é conhecido como carga circundante.
Normalmente os circuitos abertos são usados em fases intermediárias do processo. Por 
outro lado, os circuitos fechados são utilizados para controlar a granulometria.
Os circuitos fechados são considerados mais eficientes para alcançar a granulometria 
requerida que impede a sobremoagem e, portanto, reduz o consumo da energia.
Chaves (2003) apresenta um circuito de cominuição clássico abrangendo os principais 
equipamentos utilizados. É possível observar que as últimas etapas acontecem em circuito 
fechado, tendo peneiras na primeira situação e ciclones no segundo.
Figura 1. Circuito de cominuição clássico.
 
Rocha desmontada 
por explosivos 
Grelha 
Britador cônico 
secundário 
Peneira 
Britador cônico 
terciário 
 Moinho de barras 
Britador de mandíbulas em 
superfície ou subterrâneo 
ciclone 
 Moinho de bolas 
Caixa 
bomba 
Fonte: Chaves (2003).
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COMINUIÇÃO | UNIDADE I
Princípios de fragmentação
Grande parte dos minerais tem estrutura cristalina, isso quer dizer que os átomos 
encontram-se organizados tridimensionalmente. Essa configuração atômica é definida 
pelo tamanho e pelas ligações físico-químicas que os reúnem na rede cristalina.
As ligações interatômicas são bem-sucedidas quando há uma pequena distância e podem 
ser rompidas pelo emprego por esforços externos.
Quando o limite de ruptura é vencido, um material ideal se rompe, ou seja, ocorre 
o rompimento de todas as ligações atômicas de dado plano. Essa ocorrência não é 
facilmente observada nas rochas e minerais, isso porque são considerados materiais 
não homogêneos, anisotrópicos e possuem falhas e fraturas em escalas microscópica e 
macroscópica. As falhas microscópicas em mecânicas das rochas são conhecidas como 
“gretas Griffith”. Essas falhas justificam a baixa resistência mecânica desses materiais. 
Assim, se os esforços mecânicos forem maiores que a resistência à ruptura haverá a 
propagação de trincas existentes e haverá a produção de novas trincas no interior, 
provocando a fragmentação. Esses esforços mecânicos empregados podem ser normais 
(compressão ou tração) ou tangenciais (cisalhamento). 
Os sólidos respondem a esses esforços em forma de deformação. Essas deformações 
podem ser elásticas e inelásticas. Grande parte dos materiais rochosos se deforma 
elasticamente até o instante em que ocorre a ruptura.
A deformação elástica ocorre apenas enquanto há o emprego de uma força sob o 
material; após a retirada dessa força, a energia acumulada ao longo do carregamentoé 
completamente recuperada.
No entanto, alguns materiais respondem de forma inelástica, que é consequência de 
uma deformação permanente. Nesse tipo de deformação o consumo de energia não se 
recupera, produzindo um comportamento elasto-plástico e o viscoelástico.
Luz et al. (2018) e Silva (2012) afirmam que a energia mecânica utilizada na fragmentação 
é empregada através dos seguintes mecanismos:
 » Impacto: é aplicada uma força rápida e com intensidade maior que a resistência 
da partícula.
 » Compressão: o emprego da força é realizado de maneira vagarosa, possibilitando 
a propagação de fraturas que aliviam os esforços. 
 » Atrição / Abrasão: os esforços concentrados acarretam pequenas fraturas 
superficiais com pequena redução de tamanho das partículas primárias e produção 
de partículas finas.
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
Figura 2. Mecanismos de fragmentação.
 
Cisalhamento 
(tensão localizada) 
Compressão 
Impacto 
A
um
ento da intensidade de Energia 
Fonte: Adaptado de Mazzinghy (2009) e Silva (2012).
Leis da cominuição
Ainda não existe uma teoria geral satisfatória com emprego prático para a cominuição. 
Muitos cientistas e técnicos estão em busca de uma relação que consiga mensurar a 
energia necessária para um material até determinado tamanho. Esse esforço tem o 
objetivo de reduzir os custos de energia na fragmentação. Em uma instalação industrial 
é essa operação que gera maiores gastos de energia. 
Lei de Rittinger: Proposta por P. Ritter Von Rittinger, diz que “a energia específica 
consumida na redução de tamanho de um sólido é diretamente proporcional à nova 
superfície específica gerada”. (SILVA, 2012, p. 24). Esta relação é utilizada para 
fragmentação muito fina, como a moagem de clinquer de cimento.
E K
d dR
� ��
�
�
�
�
�
1
2
1
1 (Eq.1)
E = energia consumida;
kR= constante de Rittinger;
d2 = tamanho das partículas depois da cominuição – produto;
d1 = tamanho das partículas antes da cominuição – alimentação.
Lei de Kick: Segunda lei da cominuição estabelecida por F. Kick, que afirma que “a 
energia requerida na cominuição é proporcional ao volume das partículas envolvidas”. 
(SILVA, 2012, p. 24). É utilizada preferencialmente para a fragmentação de matacões, 
conhecido popularmente como rochedo.
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COMINUIÇÃO | UNIDADE I
E K ln
d
dK
� �
�
�
�
�
�
1
2 (Eq.2)
Kk= constante de kick
Lei de Bond: Conhecida como a terceira lei da cominuição proposta por F. C. Bond, 
explica que uma partícula dotada de diâmetro D é fragmentada, a concentração média 
de tensão por unidade de volume é proporcional ao volume da partícula (D3). 
Já área superficial em que a ponta da fratura é constituída é proporcional à área (D2). 
Portanto, o trabalho que é preciso para que ocorra a quebra é proporcional à raiz 
quadrada D3XD2=D5/2. O trabalho para quebrar uma unidade de volume da rocha será 
D5/2/D3 ou 1/D1/2.
Logo, a energia que seria necessária para quebrar as partículas é dada pela diferença entre 
os fatores 1/D1/2, multiplicada Work index, Wi (um índice característico do minério). 
W WI
P A
� �
10
80
10
80 (Eq.3)
W = energia requerida para moagem (kWh/t);
WI = índice de trabalho do minério (work index), calculado por meio de ensaio 
padronizado de laboratório (kWh/t);
P80 = abertura da malha em μm, através da qual passam 80% do produto moído;
A80 = abertura da malha em μm, através da qual passam 80% da alimentação.
Charles resumiu as três postulações e apresentou uma equação que associa a fragmentação 
e a energia consumida com o tamanho da partícula.
dE k
dx
xn
� �
 (Eq.4)
Em que:
dE = incremento de energia aplicada a uma massa unitária de minério;
 x = tamanho das partículas;
dx = incremento na diminuição de tamanho das partículas; 
K e n = constantes do minério.
Se se substituir o valor de n por 2,1, 1,5 e calculando a integral dessa equação será possível 
encontrar as relações citadas acima.
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CAPÍTULO 2 
BRITAGEM
Nos circuitos de cominuição as partículas são fragmentadas por: britagem e moagem. Elas 
não são semelhantes nem nas faixas de tamanho e nem nos mecanismos que reduzem 
o tamanho do material envolvido.
Na operação de britagem as partículas são grosseiras e são aplicadas especialmente as 
forças de compressão e impacto, e abrasão para as partículas com granulometria fina.
Nessa operação ocorre a fragmentação dos blocos obtidos na mina, concedendo a esses 
granulometria necessária para a utilização direta ou em outro processamento. 
Essa etapa do processamento de minério é retomada por algumas vezes, sempre com a 
modificação do equipamento para que os tamanhos sejam reduzidos satisfatoriamente, 
ou mesmo para separar os minerais valiosos da ganga.
Figura 3. Imagem de uma operação de britagem.
Fonte: http://www.mineracaoflorense.com.br/services/britagem-primaria-movel/. Acesso em: 6/11/2019.
Diferentes tamanhos de materiais são utilizados na britagem, que variam de 1m até 10mm. 
Não é utilizado um circuito-padrão para realizar a britagem das diversas espécies de 
minérios. Normalmente essa operação é realizada por diferentes estágios. 
Muitas vezes para que o mineral valioso seja exposto de forma adequada é preciso que 
o minério tenha granulometria fina. Nesses casos, a fragmentação é efetuada em três 
etapas, ou seja, grossa, intermediária e fina (moagem).
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COMINUIÇÃO | UNIDADE I
Essas fragmentações são efetuadas nos britadores, nas duas primeiras etapas, e no 
moinho, na última etapa.
De modo geral, são usados quatro estágios de britagem nas instalações de beneficiamento 
de minério. Esses estágios podem trabalhar em circuito aberto ou fechado. E ainda o 
circuito fechado pode utilizar o peneiramento seco ou úmido. (PINTO, 2016).
O quadro a seguir mostra os estágios de britagem e seu respectivo tamanho máximo de 
material para alimentação e redução.
Quadro 1. Estágios de britagem.
Estágio de Britagem Tamanho máximo de alimentação (mm)
Tamanho máximo 
de redução (mm)
Britagem primária 1.000 100,00
Britagem secundária 100 10,0
Britagem terciária 10 1,0
Britagem Quaternária 5 0,8
Fonte: Luz et al. (2018).
Britagem primária
Neste estágio inicial são utilizados britadores de grande porte e sempre trabalhando em 
circuito aberto e sem a rejeição da parcela fina presente na alimentação.
Essa operação é efetuada a seco e tem uma redução com razão de 8:1. Os principais tipos 
de britadores empregados são: britador de mandíbulas, britador giratório, britador de 
impacto e britador de rolos dentado.
Britagem secundária
Como o próprio nome indica, a britagem secundária é a britagem posterior à primária. 
Tem como finalidade, em grande parte das situações, a redução da granulometria do 
material para a etapa da moagem.
Normalmente, nesse estágio a fração fina é rejeitada na alimentação, com o objetivo de 
elevar a capacidade de produção, procedimento conhecido como escalpe.
Geralmente os equipamentos usados na britagem secundária são: britador giratório 
secundário, britador de mandíbulas secundário, britador cônico, britador de martelos, 
britador de rolos.
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
Os britadores giratórios, mandíbulas e martelos são similares àqueles utilizados na 
britagem inicial, com dimensões reduzidas.
Britagem terciária
Normalmente, é a última fase da britagem, porém há algumas usinas que ultrapassam 
essa quantidade de estágios e isso está diretamente ligado com as características da 
fragmentação ou a granulometria do produto. 
Os britadores cônicos são os equipamentos usados nesse estágio e suportam a granulometria 
máxima de 25 a 3mm e redução com 4:1 ou 6:1, esses necessitam de maior controle de 
operação e normalmente operam em circuito fechado.
Para realizar o dimensionamento dos britadores é preciso usar curvas e tabelas de 
operação que são cedidas pelos fabricantes do equipamento. Normalmente é necessário:
 » Avaliar a tabela de especificação técnica e determinar os equipamentos que se 
enquadram nas condições requisitadas;
 » Confirmar as capacidades de produçãode cada equipamento escolhido é compatível 
com as condições exigidas;
 » Consultar as curvas granulométricas do equipamento para determinar em quais 
condições podem ser operadas;
 » Analisar a condição de recepção. Cada britador só opera com partículas inferiores 
a 0,8 A, logo o britador depende do tamanho máximo da alimentação (A).
A seleção dos britadores também depende de alguns aspectos vinculados ao minério, 
tais como descrito abaixo:
Tamanho máximo de blocos na alimentação
A seleção de operação na mina depende da capacidade de produção e do tamanho máximo 
dos blocos. Essas informações são essenciais, porque definem a boca de entrada dos 
britadores primários. A seguir, uma tabela mostra a seleção dos tamanhos máximos do 
bloco para um britador primário.
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COMINUIÇÃO | UNIDADE I
Quadro 2. Tamanho máximo de blocos. 
Capacidade 
de Produção (1.000t/a)
Tamanho Máximo de Blocos
Céu aberto (cm) Subterrânea (cm)
Pequena (500) 50-60 25-35
Média (500-3.000) 70-100 40-50
Grande (3.000-9.000) 90-100 60-70
Muito Grande (9.000) 120 -
Fonte: Luz et al. (2010).
Nos estágios intermediários de britagem, o tamanho máximo de alimentação está ligado 
às condições operacionais dos estágios precedentes.
Distribuição granulométrica da alimentação
Para escolher a instalação é necessário saber a distribuição granulométrica. Por exemplo, 
a fração de finos na alimentação determina se será necessário ou não um escalpe (separar) 
antecedente a alimentação do britador.
Os aspectos econômicos e operacionais determinam qual a extensão do escalpe, geralmente 
tem como base um valor máximo de 30% de finos na alimentação. Isso não vale para a 
britagem primária. As britagens posteriores possuem finos em sua alimentação e isso 
explica o escalpe antecedente.
Conteúdo de argila e umidade
Minérios que têm elevada quantidade de argila e alta umidade inviabilizam a britagem 
com granulometria de 20-25cm, porque causa dificuldade na etapa de peneiramento e 
no trabalho com alguns britadores.
Existem alguns britadores que são bastante vulneráveis à presença de argila e à umidade 
do minério, tais como o giratório, cônico e de mandíbulas.
Densidade do material
Os britadores possuem como constante a capacidade volumétrica de produção. Esses 
equipamentos têm a sua capacidade em t/h e diretamente proporcional à densidade 
do minério.
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
Forma das partículas
A boca de entrada dos equipamentos é definida pelas formas das partículas. Formas 
lamelares requisitam maior relação entre a boca de entrada e o tamanho da partícula, 
do que os normalmente requisitados para minérios não lamelares.
Corrosividade do minério
Minérios corrosivos precisam de diferentes condições na seleção dos materiais e 
equipamentos utilizados na instalação.
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CAPÍTULO 3
EQUIPAMENTOS DE BRITAGEM
Britador de mandíbulas
Empregado na britagem primária de blocos com grandes dimensões e durezas e com 
diversos tamanhos de alimentação.
É composto de uma mandíbula fixa e outra móvel, unida ao excêntrico, de forma direta 
ou indiretamente, provocando o movimento de aproximação e distanciamento entre 
elas. Logo, o bloco é alimentado na “boca” do britador que desce pelas mandíbulas, ao 
mesmo tempo em que recebe o impacto para a fragmentação.
Britador giratório
Este britador é usado quando é necessário fragmentar uma grande quantidade de 
material. Ele é mais operacional que o britador anterior, pois pode ter sua alimentação 
realizada por ambos os lados e ainda possibilita uma armazenagem pequena no topo.
O britador giratório tem um cone central que produz o movimento de aproximação e 
afastamento em relação à carcaça invertida.
O movimento circular produzido permite que toda a área da carcaça seja usada na 
britagem, fornecendo uma grande capacidade de operação. Além disso, esse britador 
possui grande seção de alimentação e pequeno dispêndio operacional.
A figura a seguir mostra o britador de mandíbula e o giratório, respectivamente.
Figura 4. Britadores.
Fonte: https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/03._Britagem.pdf.
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UNIDADE I | COMINUIÇÃO
Britador de impacto
No britador de impacto, como o próprio nome sugere, a fragmentação é realizada por 
impacto. As barras se movimentam e uma parcela da energia cinética é transferida para 
o material, lançando-a sobre as placas fixas de impacto, provocando a fragmentação.
Este equipamento possui elevado custo de manutenção e desgaste, sendo recomendado 
para casos em que as rochas não sejam abrasivas e materiais com teor de sílica superior 
a 15%.
Britador de rolo dentado
Basicamente formado por um rolo dentado móvel e carcaça fixa. Seu movimento giratório 
é que faz com que ocorra a compressão e cisalhamento entre os dentes e a placa, presa 
à câmara.
Com uso restrito pelo alto desgaste dos dentes e por ser suscetível à abrasão. É recomendado 
para o uso em rochas de fragmentação fácil e para britagens móveis, uma vez que possui 
dimensões pequenas.
A figura a seguir apresenta o britador de impacto e o de rolo dentado, nessa ordem.
Figura 5. Britadores de impacto e de rolo dentado.
 
Placas fixas 
de impacto 
Alimentação 
Barras de 
impacto 
Produto 
Câmara de fragmentação 
Fonte: Luz et al. (2018).
Britador cônico
Com o mesmo princípio de operação do britador giratório; porém, o britador cônico 
difere do giratório, pois o manto e cone exibem extensas superfícies paralelas, para 
assegurar que as partículas fiquem retidas por longo tempo na região.
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COMINUIÇÃO | UNIDADE I
No britador giratório a descarga é realizada por meio da ação da gravidade, já no cônico a 
descarga ocorre de acordo com o movimento do cone. Isso porque o movimento vertical 
do cone (para cima e para baixo) manipula abertura de saída, utilizando dispositivos 
hidráulicos.
Britador de rolos
Consiste em dois rolos, fabricados de aço, girando com velocidade igual e sentidos 
opostos, tendo uma distância determinada. São empregados para o uso de materiais 
friáveis ou de fragmentação simples.
A alimentação é realizada atirando blocos de material entre os rolos e os movimentos 
obriga-os a passar pela distância pré-estabelecida e fixada por parafusos de ajuste. O 
britador de rolos tem sua restrição granulométrica da alimentação definida pela distância 
entre os rolos e os seus diâmetros. 
A figura a seguir mostra o britador cônico e o de rolos, respectivamente.
Figura 6. Britadores cônico e de rolos.
Fonte: Adaptado de https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/03._Britagem.pdf e Luz et al. (2018).
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REFERÊNCIAS
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de Polpa e Classificação). Oficina de Texto, 2002.
CHAVES, Arthur Rotênio Pinto; PERES, Antônio Eduardo C. Teoria e prática do tratamento de 
minérios – Vol. 3 (Britagem, Peneiramento e Moagem). Oficina de Texto, 2003.
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Dissertação (Mestre em engenharia) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.
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REFERÊNCIAS
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Mineral) – Universidade Federal De Ouro Preto, Ouro Preto, 2014.
Referências Ilustrativas
Figura 3
Fonte: http://www.mineracaoflorense.com.br/services/britagem-primaria-movel/
Figura 4
Fonte: https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/03._Britagem.pdf
Figura 6
Fonte: Adaptado de https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/03._Britagem.pdf
Figura 18
Fonte: Adaptado de https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/apresentacao_separacao_solido_
liquido2.pdf
Figura 20
Fonte:https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/apresentacao_separacao_solido_liquido2.pdf
Figura 24
Fonte: http://www.imic.com.br/produtos-novos/grelhas-vibratorias/
	UNIDADE I
	Cominuição
	Capítulo 1
	Fundamentos da cominuição
	Capítulo 2 
	Britagem
	Capítulo 3
	Equipamentos de britagem
	Referências