Projeto Construtivo PM II

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DA BAHIA – CAMPUS VI 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS HUMANAS – DCH 
DISCIPLINA: PROCESSAMENTO DE MINERAIS II 
DISCENTES: LUANA MONTEIRO, NATHAN GREGÓRIO, 
PALOMA SILVA E SAMUEL HUALLACY 
DOCENTE: HELOÍSA NEVES DE SOUZA 
 
CONCENTRADOR MINERALDENSITÁRIO –PESQUISA INICIAL 
 
 
Após análises acerca dos equipamentos concentradores de minério, o grupo optou pelo 
concentrador espiral. Tal escolha se deve pelo fato deste equipamento possuir um 
funcionamento simples, mas com grande eficácia no quesito de separação mineral gravítica, 
com estudos comprovados da sua excelência para concentração de minério de ferro. Criado por 
Ira Boyd Humphreys em 1941 nos EUA, modificado ao longo dos anos, possui capacidade de 
processar diferentes tipos de minerais, além disso, pode ser manuseado por qualquer operador, 
uma vez que é formado por uma estrutura simples. Entretanto, para a utilização do 
equipamento, deve-se ponderar algumas das propriedades físicas dos minerais, principalmente 
a densidade, granulometria e geometria dos grãos. 
O equipamento se destaca devido sua construção acessível, com baixos custos 
operacionais, bons rendimentos e com boa durabilidade. Apesar de não possuir partes móveis, 
é constituído de materiais leves e resistentes, exigindo pequenos espaços para sua instalação, 
destacando-se em empresas de pequeno e grande porte. Ademais, seu gasto energético é baixo, 
já que seu consumo é limitado ao bombeamento da água para a alimentação da máquina. Sendo 
assim, em razão da sua simplicidade, pessoas com limitado conhecimento nas áreas de 
beneficiamento e mecânica conseguem operar este maquinário, alcançando bons resultados. 
O princípio de funcionamento do espiral se baseia na polpa fluindo pelo espiral, fazendo 
com que as partículas do mineral sejam submetidas a uma força que as leva em direção à calha. 
Essa força é chamada de força centrífuga, e ela faz com que os minerais que possuam partículas 
leves se acumulem na borda externa da calha, chegando um ponto em que a corrente irá atingir 
o equilíbrio entre as forças existentes: centrífuga e gravitacional. Para auxiliar nesse processo, 
usa-se água, que tem como função realizar a lavagem da polpa. A água é adicionada no topo 
do espiral, por um canal diferente do qual a polpa é adicionada. Esse canal possui vazões que 
desviam a água para o interior da calha. 
Para que o material colocado no espiral seja coletado, mangueiras de conexão dos 
produtos são colocadas na parte inferior do espiral. Com essa técnica é possível obter o 
concentrado, que é desviado da tubulação central em direção ao tanque de alimentação, o 
rejeito, material que fica na calha, e não foi desviado para o tanque de alimentação, e por fim, 
os mistos, parte do fluxo da calha que é recolhido separado em alguns modelos de espiral. 
Ao realizar os testes no concentrador espiral algumas variáveis devem ser levadas em 
consideração, bem como alguns procedimentos devem ser adotados. As variáveis operacionais 
que mais se destacam no processo são: 
 
● Taxa de Alimentação: O controle e otimização dessa taxa influenciam 
significativamente no desempenho do equipamento, afetando a produção e a eficiência. 
Cada tipo de minério tem uma taxa ótima de alimentação específica, e quando a taxa 
de alimentação ultrapassa esse valor ideal, há um aumento na velocidade do fluxo na 
calha da espiral, o que pode separar inadequadamente os minerais pesados e leves. Isso 
pode resultar em turbulência no leito de escoamento, a recomendação é de que as vazões 
de polpa sejam na faixa de 50 a 100 L/min e para a água de lavagem, de 15 a 50 L/min; 
 
● Percentagem de Sólidos na Polpa de Alimentação: Tipicamente, os sólidos variam de 
20% a 30%, mas podem chegar a 50% para minérios de granulometria grossa. Minerais 
pesados de granulometria fina geralmente requerem polpas mais diluídas; 
 
● Granulometria e Forma dos Grãos do Minério: O controle da percentagem de sólidos 
na polpa é essencial, variando tipicamente de 20% a 30%, podendo chegar a 50% para 
minérios de granulometria grossa. Minerais de granulometria fina geralmente requerem 
polpas mais diluídas. A operação em duas faixas granulométricas, uma grossa e outra 
fina, é recomendada para uma faixa ampla, sendo o processo de definição dessas faixas 
um objeto de estudo. Em unidades piloto de circuito fechado, é aconselhável usar 
amostras com granulometria abaixo de 3,0 mm para facilitar o bombeamento da polpa. 
 
Além das variáveis operacionais, existem as variáveis geométricas, as quais as principais são: 
 
● Passo: O tamanho do passo em uma espiral tem um impacto significativo na velocidade 
do fluxo primário. Passos maiores possibilitam capacidades maiores devido à maior 
velocidade do fluxo. De acordo com Wills, o tamanho do passo afeta a massa específica 
de separação da espiral, mas não a recuperação e o teor dos minerais. Passos menores 
são necessários para separar minerais com massa específica de separação menor, 
enquanto minerais densos exigem passos maiores; 
 
● Diâmetro da Hélice: Esse fator em uma espiral tem um impacto direto na capacidade 
de alimentação e na faixa de tamanho de partículas que podem ser processadas. Hélices 
com diâmetros maiores são mais adequadas para separar materiais com ampla faixa de 
tamanhos. No entanto, no beneficiamento de minério de ferro, geralmente são utilizadas 
espirais com diâmetros intermediários para otimizar o processo; 
 
● Número de Voltas: As etapas cleaner são executadas com menos voltas porque as 
partículas densas sedimentam mais rapidamente. Nas etapas Rougher, são necessárias 
mais voltas para que as partículas atinjam o equilíbrio, resultando em uma maior 
recuperação de partículas leves. 
 
Além das variáveis citadas, em polpas com teores de ferro na alimentação, estudos mostram 
que polpas com 20% e 32% de sólidos, o teor no concentrado aumenta significativamente 
nessas condições. Nas curvas de recuperação, a polpa a 20% de sólidos apresenta resultados 
crescentes com o teor de ferro na alimentação. Já na polpa a 32% de sólidos apresenta uma 
recuperação máxima para alimentação com cerca de 40% de ferro, com uma queda para 
alimentação com alto teor. Isso pode ser atribuído à sobrecarga da banda contendo densos, 
levando estes a serem perdidos no produto leve. 
 
Vale ressaltar que existem algumas práticas que se pode fazer para obter uma boa operação 
do espiral. 
> quando há a formação de um “banco e areia” na calha: 
- Verificar se há aberturas obstruídas e prontificar a limpeza do canal da espiral; 
- Ajustar o desviador de fluxo para em cima da área congestionada; 
- Aumentar a diluição da polpa na alimentação. Porém, deve-se cuidar para não 
ultrapassar 130 L/min por espiral; 
 
Após reuniões e estudos em equipe, o grupo visualizou possíveis adaptações para a 
construção do equipamento amador, que poderão se assemelhar a um espiral original. Para 
realizar o projeto, entendemos que os possíveis materiais a serem utilizados devem ser 
acessíveis. Por isso, sugerimos que os seguintes materiais para a confecção substituam os 
originais (lembrando que a intenção é reproduzir um espiral simples): 
 
1 - Cano PVC 100mm; 
2 - Abraçadeiras de Nylon; 
3 - Mangueira; 
4 - Cola Durepox; 
5 - Eletroduto PVC Corrugado; 
6 - Baldes; 
7 - Garrafas pets; 
8 - Funil. 
 
Modelo Espiral de Humphrey 
Materiais: 
● Cano PVC 100mm; 
● Abraçadeiras de Nylon; 
● Mangueira Nível 5/16×1; 
● Cola Durepox; 
● Eletroduto PVC Corrugado; 
● Garrafa pet; 
● Baldes; 
 
Passo a Passo da Montagem: 
1. Prender o eletroduto na base de cano PVC utilizando as abraçadeiras de nylon; 
2. Fazer furos no cano e no eletroduto para o encaixe da mangueira de nível. O furo 
no eletroduto, deve estar em uma altura maior do que seu furo correspondente, 
ligada pela mangueira no cano PVC; 
3. Usar a cola durepox nos encaixes da mangueira de nívelpara a prevenção de 
vazamentos; 
4. Materiais auxiliares: Utilizar os baldes para introdução da polpa e coleta do material 
separado; construir um funil com a garrafa pet para facilitar a alimentação da 
maquete; 
 
Teste da Maquete: 
Inicia-se o processo alimentando a maquete através com uma polpa composta por areia 
e água contida em um balde, essa mistura será colocada através de um funil feito de garrafa pet 
colocado na extremidade superior do eletroduto, a mistura se desloca ao longo do espiral feito 
com o eletroduto. Durante o procedimento, cada partícula de areia é sujeita a uma força 
centrífuga que a impulsiona em direção à borda da calha, levando-a a atingir altitudes 
superiores. Essa força centrífuga resulta na acumulação da polpa juntamente com as partículas 
menos pesadas na margem externa da calha. Esse processo continua até que a corrente atinja 
um estado de equilíbrio entre a força centrífuga e a força gravitacional. Esta última atua sobre 
as partículas mais compactas, conduzindo-as em direção à área interna da calha, mais próxima 
do eixo central fazendo com que as partículas de areia sejam direcionadas para dentro da base 
de cano PVC pelas mangueiras de nível, que também retém um pouco do sólido, obtendo uma 
polpa mais concentrada em um recipiente(balde). Será armazenado em outro local o que sair 
da extremidade inferior do eletroduto, composta na sua maioria por água. 
 
Estudos mostram que a aplicação de espirais na concentração de minério de ferro está 
em expansão na indústria mineral, e mais especificamente no Brasil. Esse equipamento vem 
apresentando grande eficiência no processamento da fração fina do sinter feed (–1+0,15 mm) 
para produção do sinter feed ou apenas remover ferro desta fração na produção do pellet feed, 
economizando assim energia na etapa de moagem. Apesar de ser um equipamento de fácil 
manuseio, a operação nele precisa ser cautelosa, evitando a alimentação de material grosseiro, 
o que resulta em entupimento dos desviadores e perda de material grosseiro no rejeito. Além 
disso, a premissa de que esse tipo de equipamento não necessita de manutenção e cuidados é 
errônea, tendo em vista que a vida útil e sua eficiência irá decair, acarretando grandes prejuízos 
no empreendimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagens do concentrador espiral 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS