Fundamentos da Separação Magnética

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA E 
SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
UNIDADE III
FUNDAMENTOS GERAIS DA 
SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
Elaboração
Cristiane Oliveira de Carvalho
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
SUMÁRIO
UNIDADE III
FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA ........................................................................................................5
CAPÍTULO 1
GRANDEZAS MAGNÉTICAS ...................................................................................................................................................... 7
CAPÍTULO 2
INTRODUÇÃO À SEPARAÇÃO MAGNÉTICA..................................................................................................................... 11
CAPÍTULO 3
AÇÃO DA FORÇA NA PARTÍCULA ........................................................................................................................................ 16
REFERÊNCIAS ...............................................................................................................................................20
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UNIDADE IIIFUNDAMENTOS GERAIS DA 
SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
A unidade III aborda um pouco os aspectos gerais da separação magnética. O capítulo 
1 traz um apanhado geral sobre as grandezas magnéticas e os fatores de conversão do 
sistema centímetro, grama e segundo (cgs) para o sistema internacional (SI).
O capítulo 2 explica o método de separação magnética para concentração de minerais 
e como a propriedade de suscetibilidade magnética influencia nesse processo.
O capítulo 3 apresenta as principais forças que agem sobre a partícula em um campo 
magnético.
Objetivo da unidade
 » Recordar as grandezas magnéticas.
 » Estudar a separação magnética.
 » Entender o comportamento da partícula no campo magnético e as forças atuantes 
nesta.
Bons estudos!
Segundo o site companhia Vale, em 2015, a empresa inaugurou uma planta-piloto de 
beneficiamento, construída pela empresa New Stell, que tem como principal objetivo 
realizar o processo de beneficiamento do minério por meio da separação magnética 
sem o uso de água. 
A nova técnica, além da ausência de água, permite transformar minérios de baixa 
qualidade em produtos com elevado valor agregado. 
Ainda permite a utilização de gás natural como fonte de energia e sem geração de 
resíduos, isso porque o material rejeitado pode servir como matéria-prima na indústria 
cimenteira ou de cerâmica.
Esse beneficiamento a seco será possível por causa da estação de secagem antes do 
processo de moagem usando um moinho vertical para rochas compactas, o qual possui 
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UNIDADE III | FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
a capacidade de moer minérios sem o uso de água e da alimentação das porções mais 
finas em separador magnético. Abaixo a planta de demonstração.
Fonte: <http://www.vale.com/brasil/PT/aboutvale/news/Paginas/tecnologia-pioneira-beneficiamento-minerio-chega-vale.
aspx>.
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CAPÍTULO 1
GRANDEZAS MAGNÉTICAS
Em se tratando de um campo magnético, é normal citar duas grandezas: campo magnético 
H e a indução magnética B (densidade do fluxo magnético). Essas grandezas são vetoriais 
de campo e são caracterizadas pela magnitude e pela sua direção no espaço.
Segundo Gonzaga (2014), o Orested simbolizado por H é uma unidade frequentemente 
utilizada. Essa unidade faz menção ao sistema de unidades eletromagnético (eum).
Embora o Sistema Internacional de Unidades (SI) tenha substituído o sistema de 
unidades eletromagnético, grande parte dos dados de propriedades magnéticas ainda 
são apresentados nas referências como no sistema emu.
Silva (2012) explica que o Sistema Internacional se expandiu no ensino mundial e em 
grande parte dos jornais científicos, no entanto ainda muitas pesquisas sobre magnetismo 
e separação magnética trabalham com o cgs, que é um sistema com as seguintes unidades: 
centímetro, grama e segundo.
O autor ressalta que no cgs são utilizadas algumas unidades eletromagnéticas. E ainda 
diz que os estudos relacionados a magnetismo não têm um sistema de quantidades e 
unidades coerente. 
Aqueles que tentam fazer a conversão das unidades cgs para o SI têm dificuldades e 
tendem a errar mais. O quadro abaixo usa alguns fatores de conversão do cgs para o SI.
Quadro 2. Fatores de conversão.
Unidades SI 
Grandeza Símbolo Derivada Primária Unidade cgs-uem Conversão 
Intensidade de campo 
magnético H A/m C/m-s oersted (Oe) 103/4π 
Densidade de fluxo 
magnético ou indução 
magnética 
 
B 
tesla 
(T) 
(Wb/m2)
(a) 
 
kg/s-C 
 
gauss (G) 
 
10-4 
Magnetização M A/m C/m-s Oe, erg/Gcm3 10-3 
Magnetização de assa σ Am2/kg uem/g 1 
Fluxo magnético φ Wb 
(weber) 
 Mx (maxwell) 10-8 
Polarização magnética J tesla (T) gauss (G) 10-4 
Momento de dipolo 
magnético µM A/m2 
 erg/G 10-3 
Suscetibilidade magnética 
(volumétrica) k adimensi
onal/ 
 adimensional, 
uem/cm3Oe 
4π 
Suscetibilidade magnética 
de massa (massa) ᵡ m3/kg 
 
cm3/g 4π x 10-3 
Permeabilidade Magnética 
do Vácuo µ0 (henry/m
)(b) 
kg-m/C2 adimensional 4π x 10-7 
Magnéton de Bhor µB 
9.274× 
10-24 
Am2 
 
(a) As unidades do weber (Wb) são volt-segundo. 
(b) As unidades do henry são weber por ampére. 
 
Fonte: Silva (2012).
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Converter a indução magnética do cgs em gauss para o SI em tesla não exibe problemas 
com valores em gauss que são divididos por 104. 
Se a intensidade de fluxo magnético é utilizada, o ersted então é multiplicado por 103/4π, 
assim tem o valor no SI de A/m.
Já a suscetibilidade magnética é tida como uma grandeza mais complexa. A suscetibilidade 
volumétrica K é utilizada em grande parte das equações de separação magnética.
 Mesmo adimensional em ambos os sistemas, ela distingue em 4π, sendo possível definir 
experimentalmente a suscetibilidade magnética em massa, frequentemente usada nas 
referências no cgs.
Na literatura, diferentes nomes são dados para essa unidade, tais como uem/cm, uem/
gxOe. Mas grande parte deles representa a unidade cm3/g. Logo, no SI a unidade m3/
kg que tem o fator de conversão 4π x 10-3.
A indução magnética consiste no número de linhas de força que passam por uma área 
de unidade do material e é representada por B→.
 Já a força magnetizante responsável por induzir linhas de força por entre o material é 
conhecida como intensidade do campo, H→.
B
→= μ.
H
→ 
 Eq.14
Em que:
µ é a permeabilidade magnética do meio. Quando no vácuo, a permeabilidade magnética 
µ, pode ser considerada, como µ0 e numericamente é igual a 4π x 10−7H/m.
De acordo com Silva (2012), um material magnético dotado de magnetização M→ a 
indução magnética é (convenção de Sommmerfeld): 
𝐁𝐁𝐁𝐁 = 𝝁𝝁𝟎𝟎(𝐇𝐇𝐇𝐁 + 𝐌𝐌𝐌𝐁) Eq.15
A magnetização consiste no momento magnético total dos dipolos µtotal por unidade 
de volume V:
𝐌𝐌 = 𝛍𝛍𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭
𝐕𝐕 
 Eq.16
No sistema internacional, B→ é: 
B⃗ = μ0 H
→ +
𝐽𝐽
→ Eq. 17
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FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA | UNIDADE III
é a polarização magnética e é relacionado a M→ por: 
𝑱𝑱
→ = 𝝁𝝁𝟎𝟎 ∗
𝑴𝑴
→ Eq. 18
A indução magnética abrange a contribuição da magnetização M→, que conceitualmente 
é o momento dipolo magnético por unidade de volume do corpo ou polarização 𝑱𝑱
→ . A 
indução magnética inerente do material é tão diminuta, que em quase todos os casos 
B→ é igual a M→. 
Quando se referenciar campos magnéticos no ar, pode-se utilizar campo magnético sem 
distinguir se está se referindo ao campo magnetizante H→→ ou ao campo induzido B→,
No entanto, quando se trata de campos magnéticos dentro de materiais, especialmente os 
ferromagnéticos, é importante deixar claro se a referência é feita a um campo B→ ou H→.
A permeabilidade e a suscetibilidade também são grandezas magnéticas relevantes. O 
campo magnético que atua sobre o material é que define a sua magnetização.
Na maioria dos materiais, a magnetização M é diretamente proporcional à força de 
magnetização H→→, ou pelo menosquando H→ não é demasiadamente grande:
M
→= k
H
→ 
 Eq. 19
 k é suscetibilidade magnética; e é adimensional, pois M→ e H→ possuem as mesmas 
dimensões. Ao combinar as equações 18 e 19, e substituindo em 17, temos:
𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝜇𝜇0(1 + 𝑘𝑘)𝐻𝐻𝐻𝐵 = 𝜇𝜇0𝜇𝜇𝜇𝜇𝐻𝐻𝐻𝐵 = 𝜇𝜇𝐻𝐻𝐻𝐵 
 Eq. 20
Se μr = 1 + k e 𝜇𝜇 = 𝜇𝜇0(1 + 𝑘𝑘) Eq.21 
E que: μr =
μ
μ0
 Eq.22
µr é uma grandeza adimensional conhecida com permeabilidade magnética relativa e 
varia de acordo com o meio onde o campo atravessa; µ é a permeabilidade absoluta do 
material. Sua unidade é a mesma de µ0 que é H/m, ou melhor, henry por metro no SI.
As equações acima (20 e 21) declaram que o material é isotrópico ou linear, ou melhor, 
M→ é proporcional a H→ e na mesma direção.
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UNIDADE III | FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
 Assim, relacionando o módulo do vetor de magnetização e o campo do indutor externo, 
tem-se a suscetibilidade magnética:
X = k = | 𝑀𝑀
→
𝐻𝐻
→| 
 Eq. 23
Existe também a suscetibilidade magnética molar (suscetibilidade magnética por mol). O 
volume molar da substância é M/ρ, sendo que M é a massa molar, e ρ é a massa específica.
𝜒𝜒𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀 × |𝑀𝑀𝑀 𝐻𝐻𝐻𝑀| Eq.24
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CAPÍTULO 2
INTRODUÇÃO À SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
A separação magnética é um processo muito usado no campo de processamento de 
minérios para concentrar ou purificar diferentes substâncias minerais.
Esse método pode ser aplicado conforme as diversas respostas ao campo magnético, 
relacionando as espécies mineralógicas, individualmente ou agrupado a outras técnicas 
no tratamento de minérios.
Como explicado anteriormente, a propriedade que indica uma resposta de material 
a um campo magnético é conhecida como suscetibilidade magnética. A partir dessa 
propriedade, os materiais ou minerais são categorizados:
 » atraídos por um campo magnético;
 » repelidos por um campo magnético.
Os minerais atraídos fortemente pelo campo magnético são os minerais ferromagnéticos, 
enquanto paramagnéticos são aqueles atraídos em menor intensidade. Por fim, os que 
são afastados pelo campo são conhecidos como diamagnéticos.
Relembrando, a magnetita é um exemplo claro de mineral ferromagnético, e a hematita 
é um mineral paramagnético. Os diamagnéticos têm uma suscetibilidade magnética 
negativa e, nessa classe, é possível citar o quartzo, a cerussita, a magnesita, a calcita e 
outros.
Figura 13. Alinhamento magnético.
 
 
Paramagnético Ferromagnético 
Fonte: Silva (2012).
A geologia precisa muito dos minerais ferromagnéticos, pois esses minerais registram a 
direção do campo magnético do planeta Terra durante o tempo, auxiliando os profissionais 
a realizar a reconstrução dos movimentos executados pelas placas tectônicas.
Na mineralogia, um simples teste com um ímã de mão é utilizado para estabelecer o 
magnetismo dos minerais.
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UNIDADE III | FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
Em outros termos, se um mineral é altamente magnético, será fortemente atraído por 
um pequeno imã e se, por acaso, não for altamente magnético, ainda será atraído 
pelo imã, no entanto com baixa intensidade.
Na separação magnética, as diferenças de suscetibilidade dos minerais são potencialmente 
exploradas, de forma que as partículas com suscetibilidade alta tenham uma reação 
imediata ao campo magnético.
O campo magnético interfere na separação magnética dos diversos minerais, e o controle 
dessa intensidade de campo magnético possibilita a separação seletiva das partículas 
minerais com os mais variados valores de suscetibilidade magnética.
Minerais com elevada suscetibilidade precisam de campos magnéticos com baixa 
intensidade para poder separá-los, enquanto altas intensidades de campo são necessárias 
para separar aqueles minerais com baixa suscetibilidade. 
A tabela abaixo sintetiza os valores de suscetibilidade magnética dos minerais separados 
por métodos magnéticos.
Tabela 2. Suscetibilidade magnética dos minerais.
Classificação Mineral
Susceptibilidade Magnética
m3/kg
Ferromagnético
Magnetita 14-18x10-4
Ilmenita 13x10-7
Pirrotita 2,3x10-7
Paramagnético
Anfibólio 0,8-11,3x10-7
Piroxênio 0,8-8,0x10-7
Biotita 0,5-9,8x10-7
Calcopirita 0,11-0,55x10-7
Diamagnético
Pirita 0,04-0,13x10-7
Olivina 1,1-12,6x10-7
Quartzo -6,19x10-9
Fonte: Gonzaga (2014).
Assim, é possível compreender que a suscetibilidade magnética pode ser usada como 
um parâmetro diferencial no tratamento de minérios, e a sua eficiência de separação 
está relacionada especialmente com as propriedades magnéticas dos minerais e com a 
granulometria da amostra.
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FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA | UNIDADE III
O tempo que a amostra permanece no campo magnético, o grau de liberação dos minerais 
presentes e as forças de gravidade e de atrito também exercem influência na eficiência 
de separação.
No quadro abaixo, estão apresentados os principais minerais e a suas respectivas faixas 
de campo magnético, nas quais esses podem ser separados pelo processo de separação 
magnética.
Quadro 3. Minerais e faixas de campo para concentração magnética.
Grupo 1: Ferromagnéticos – Faixas de Campo de 0,05 a 5 T
Ferro Magnetita
Grupo 2: Magnéticos – Faixa de Campo de 5.000 A 10.000 G
Ilmenita Pirrotita Franklenita
Grupo 3: Fracamente Magnéticos – Faixa de Campos 1 a 1,8T
Hematita Mica Calcopirita
Siderita Molibdenita Molibdenita
Rodonita Cerargirita Talco
Limonita Huebnerita Titanita
Braunita Wolfranita Calcocita
Corindon Bornita Cinábrio
Pirolusita Apatita Gesso
Manganita Tetrahedrica Zincita
Calamita Willemita Ortoclásio
Esfarelita Cerussita Epidoto
Siderita Dolomita Fluirita
Rodocrosita Psilomelano Augita
Granada Arsenopirita Homblenda
Serpentinita - -
Grupo 4: Muito Fracamente Magnético – Faixa de Campo acima de 1,8T
Pirita Serpentinita Cobalita
Smithonita Nicolita Safira
Esfalerita Diopsidio Cassiterita
Estibinita Turmalina Ortoclásio
Criolita Cuprita Dolomita
Enargita Galena Spinélio
Berílio Whiterita Rubi
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UNIDADE III | FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
Magnesita Crisocola Covelita
Azurita Rutilo Feldspato
Gesso Mica Zircão
Malaquita - -
Grupo 5: Não Magnéticos e Diamagnéticos
Barita Corindon Apatita
Bismuto Topázio Aragonita
Calcita Galena Grafita
Fluorita Antimônio Quartzo
Fonte: Luz et al. (2010).
A separação magnética é uma ocorrência que relaciona o modo como as partículas de 
diferentes minerais se comportam quando submetidas a um mesmo campo magnético 
e as forças magnéticas que agem sobre essas partículas.
Esse processo está fundamentado principalmente na força de interação existente entre 
o campo magnético e do dipolo magnético.
Se uma partícula está exposta a um campo magnético, esta se torna magnetizada. Quando 
acontece a magnetização, dipolos magnéticos serão induzidos nos terminais da partícula 
que terá orientação na extensão das linhas do campo magnético.
Logo, a partícula tornará um dipolo magnético com a intensidade variando de acordo 
com as características de cada partícula. 
Para avaliar quais forças magnéticas agem em uma partícula, pode-se, de maneira 
simples, imaginar que uma partícula magnetizada tenha o comportamento de barra 
magnética, e suas extremidades são os polos norte e sul.
O alinhamento dos dipolos nos materiais ferromagnéticos é permanente, enquanto nos 
materiais paramagnéticos não – esse é apenas induzido quando o campo é aplicado e 
torna-se aleatório quando o campo desaparece. 
A figura abaixo representa esse comportamento.
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FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA | UNIDADE III
Figura 14. Campo magnético uniforme (A) e campo convergente (B).
 
 
Partículas em movimento Linhas de fluxo 
Fonte: Will (2016).
Se um campo magnético uniforme é empregado em uma partícula, as forças que agem 
sobre os polos são iguais e opostas, anulando a resultante dessas forças.
Mas se o campo aplicado nas extremidades tiver intensidade diferente, a resultante 
dessas forças não mais será nula, mas sim existirá uma força atuando sobrea partícula.
Esse fato mostra que a variação do campo está relacionada com as dimensões do material. 
Essa variação que ocorre no campo é conhecida como gradiente, que é resultante da 
força que age sobre o material, ocasionando a atração ou repulsão.
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CAPÍTULO 3
AÇÃO DA FORÇA NA PARTÍCULA
As forças atuantes sobre uma partícula em um separador magnético podem somar ou 
mesmo competir entre si. O princípio no qual se baseia a separação magnética examina 
e expõe o comportamento dinâmico da partícula.
As forças que agem em certa partícula exposta a um campo magnético, em uma separação, 
são:
 » força magnética; 
 » força de gravidade; 
 » força de arraste hidrodinâmico; 
 » força interpartículas. 
As trajetórias das partículas em um campo magnético serão diferenciadas, isso será 
resultado da composição das forças e como cada uma delas agem sobre as partículas, 
que possuem características diferentes.
A força externa fundamental que age sobre as partículas em um separador magnético 
é a força magnética. Essa força tem uma relação de proporcionalidade com o campo 
magnético utilizado.
Logo, é possível concluir que as variações na intensidade do campo provocam mudanças 
no desempenho dos separadores.
A determinação da viabilidade que uma partícula magnética tem de ser recuperada em 
separador magnético é atribuída a uma resultante entre a força magnética e as forças 
competitivas.
Já as forças que existem entre as partículas magnéticas e as que não são magnéticas são 
essenciais para a qualidade da separação.
Existem diversas forças interparticulares. É importante destacar as forças de fricção, as 
de atração magnética e as de atração eletrostática. 
A separação possui características que podem ser definidas qualitativamente no que se 
refere ao teor e à recuperação, por meio de uma avaliação de defeitos de interação das 
forças magnéticas interparticulares e demais forças competitivas que agem no processo.
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FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA | UNIDADE III
As partículas presentes dentro de um campo magnético primeiramente alcançam o 
campo magnético induzido. E o fluxo magnético que penetra na partícula é resultado 
da soma dos fluxos por causa do campo induzido e indutor.
No caso de substâncias diamagnéticas, o campo induzido se opõe ao campo indutor, a 
densidade defluxo é reduzida e, portanto, as linhas de força são espalhadas.
Já no caso das substâncias paramagnéticas, acontece o inverso, pois, nesse caso, os dois 
campos serão somados, e as linhas de força se concentram.
Nas substâncias ferromagnéticas, acontece uma concentração demasiada das linhas de 
forças.
Caso o campo seja uniforme, a partícula não apresentará movimento na direção de 
nenhum dos polos independentemente da sua posição, somente sofrerá uma rotação 
até o momento que seu eixo magnético alinhar com a direção do campo, caso a partícula 
seja paramagnética. 
No entanto, se o campo for convergente, se existir um gradiente de campo, essas linhas 
de forças serão mais densas próximo ao polo desuniforme (pontiagudo).
Assim, uma partícula paramagnética busca concentrar as linhas de força e, então, 
irá se deslocar para direção da ponta, enquanto a partícula magnética apresentará o 
comportamento nulo.
Então, é possível concluir que, para que ocorra o movimento das partículas, um separador 
magnético precisa ter um campo convergente, ou melhor, criar um gradiente de intensidade 
de campo. O esquema abaixo apresenta essa situação.
Figura 15. Esquema do processo de separação magnética.
 
 
Alimentação 
Forças competitivas Forças magnéticas 
Não magnéticos Magnéticos 
Médio 
Fonte: Silva (2012).
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UNIDADE III | FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
Vale ressaltar que partículas magnéticas irão ser separadas das não magnéticas, ou 
pelo menos as partículas mais magnéticas serão separadas das menos magnéticas, se 
alcançarem as seguintes condições (SILVA, 2008; Silva, 2012): 
F Fm
mag
c
mag� � e ainda Fm
não mag� �� �Fc
não mag Eq.25
Em que: 
Fm a força magnética; 
 Fc a força competitiva; 
 Fmag e Fnão-mag são as forças atuantes nas partículas magnéticas e não magnéticas.
A equação citada acima assumirá formas particulares para diferentes finalidades. Para 
alcançar elevadas recuperações das partículas, a força de separação magnética precisa 
ser maior que as forças competitivas, no entanto a seletividade será pobre caso:
Fmag Fcomp Eq.26
Isso porque, nessa situação, o sistema não conseguirá distinguir as diferenças entre as 
espécies em relação a sua suscetibilidade magnética.
Por sua vez, a elevada seletividade no processo de separação magnética pode ser alcançada 
quando as magnitudes das forças magnéticas e competitivas são comparáveis, compatíveis 
com a equação 25.
Em um processo, a seletividade sofrerá interferência de maneira considerável pelos 
valores relativos às forças magnéticas e competitivas, sofrerá influência pela seleção 
adequada do separador e suas condições.
Logo, a seletividade na separação de um material magnetizável (x) e outro magnetizável 
(Y) será alcançada quando a seguinte relação for alcançada:
F F Fmag
x
comp mag
y> > Eq.27
De modo geral, a mistura de partículas em um equipamento de separação magnética 
acontecerá por dois ou mais constituintes. No entanto, em todo o sistema real será 
possível encontrar partículas magnéticas e não magnéticas no produto magnético, no 
produto não magnético e no produto misto (SILVA, 2012).
Silva (2012) ainda explica que todo elemento é, em algum teor, suscetível a campo 
magnético. Então, o que se chama de não magnético é, na verdade, a fração que será 
rejeitada quando estiver na presença do campo, no entanto é a fração menos magnética.
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FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA | UNIDADE III
Vale ressaltar que a eficiência da separação é comumente expressa pela recuperação 
do componente magnético e pelo teor ou qualidade do concentrado no que relaciona a 
quantidade de elemento útil, podendo ser concentrado magnético ou não magnético. 
É imprescindível entender ainda que cada força atua em função:
 » das propriedades físicas das partículas a serem separadas; 
 » do tipo de separador e do modo como ele é operado.
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REFERÊNCIAS
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WILLS, Barry A.; FINCH, Gravity Concentration. James A. Wills’ Mineral Processing Technology: 
An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery. Elsevier Ltda: Eighth 
Edition, 2016.
	UNIDADE III
	FUNDAMENTOS GERAIS DA SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
	Capítulo 1
	Grandezas magnéticas
	Capítulo 2
	Introdução à Separação Magnética
	Capítulo 3
	Ação da força na partícula
	Referências