PROJETOS DE MINERE+ç+âO II - HIDROCICLONES
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PROJETOS DE MINERE+ç+âO II - HIDROCICLONES

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Fernando Teodoro

Dezembro / 06

HIDROCICLONES

Elias Fonseca de Castro

Classificação

• A classificação é um processo de separação por tamanho de partículas

minerais, realizado em um meio fluido, que leva em consideração:

 o tamanho das partículas;

 a forma das partículas;

 densidade das partículas a serem separadas.

• O fluido pode ser água ou ar, sendo a água o fluido utilizado no

beneficiamento de minérios.

1 - Classificação

• “Underflow" (UF) - constituído, em maior proporção, de partículas mais grosseiras;

• “Overflow" (OF) - constituído, em maior proporção de partículas mais finas.

1.1 - Produtos

Hidrociclones

Equipamentos amplamente utilizados na indústria mineral com as seguintes

finalidades:

 classificação de partículas sólidas por tamanho
 separação sólido/líquido.

2- Hidrociclones

2.1 – Principais partes de um ciclone

2.2 - Vantagens

 Capacidade elevada em relação ao seu volume e à área ocupada;

 Operação simples;

 Elevada disponibilidade;

 Baixo custo operacional e de investimento;

 Não tem partes móveis – manutenção fácil e de baixo custo.

2.3 - Desvantagens

 O controle de partículas grossas para o “overflow” é deficiente, podendo

ocorrer sobrecarga do apex em caso de variações na taxa de alimentação que

ocasiona menor eficiência de classificação que os classificadores espirais.

Hidrociclones

2.4 - Funcionamento

• A polpa de alimentação é injetada sob pressão e penetra tangencialmente na parte

cilíndrica adquirindo movimento rotatório que dá origem a dois fluxos (ou dois vórtices);

• As partículas grosseiras tendem a acompanhar o fluxo descendente indo sair através do

apex, constituindo o "underflow". As partículas finas acompanham o fluxo ascendente indo

constituir o "overflow".

Hidrociclones

Deslamagem

3 - Deslamagem

3.1 - Conceitos

Deslamagem - etapa da classificação que tem a finalidade de eliminar as lamas,
nocivas ao processo de flotação.

Finos Ultrafinos Colóides

Tamanho das partículas

100 mm 10 mm 1 mm <1 mm

Partículas ultrafinas - partículas que têm tamanho entre 1 e 10 µm e que não
são facilmente separadas por métodos convencionais de concentração (inclusive
flotação).

Lamas - misturas contendo colóides e ultrafinos, gerados durante a lavra e o
beneficiamento do minério.

Deslamagem

3.2 – Influência das lamas na concentração

 Geração de um filme sobre a superfície das partículas (slime coating),

mudando as características das cargas superficiais e dificultando a adsorção de

reagentes;

 Consumo excessivo de reagentes, devido à grande superfície especifica das

partículas de lama;

 Perda de seletividade na flotação.

Lama

Minério

3.3 – Dispersão

+

+
+

+

+

+

-

-
-

-
-

-

+

Antes da dispersão

-

-

-

-
-

-

-

-

Após a dispersão

Soda

 Objetivo – Deixar as partículas mais afastadas possíveis (desagregadas) para

aumentar a eficiência na etapa de deslamagem (ciclonagem);

 Processo – Adição de soda para variar o pH de forma que as partículas

tenham carga elétrica de mesmo sinal e, portanto, tenham repulsão uma pela

outra.

Deslamagem

4.1 – Variáveis operacionais

4.2 – Principais variáveis de processo

 Pressão da alimentação – aumento da pressão resulta na diminuição do diâmetro de
corte;

 % sólidos na alimentação – a diminuição da % de sólidos reduz a densidade e a
viscosidade da polpa, que facilitará a sedimentação e conseqüente redução do diâmetro

de corte;

 Nº ciclones em operação - variável de atuação operacional que regula a pressão do
distribuidor.

Diâmetro vortex – o aumento do diâmetro do vortex aumenta o arraste de partículas
sólidas para o overflow, o que acarreta um aumento no diâmetro de corte;

Diâmetro apex – o aumento do diâmetro do apex atua no sentido contrário ao do
aumento do vortex, causando a diminuição do diâmetro de corte. A redução do diâmetro

do apex resulta no aumento da % de sólidos do underflow (redução do by pass).

Ciclonagem
4 - Ciclonagem

É a operação de classificação executada em equipamentos denominados ciclones.

Alimentação

Medidor

Pressão

Válvulas

abertura ciclones

Densímetro

Água automática para

controle de nível

Nível da caixa

4.5 – Configuração

Pressão Diâmetro corte

% sólidos Diâmetro corte

Diâmetro vortex Diâmetro corte

Diâmetro apex Diâmetro corte

Partição: u(a-o)

 a(u-o)

By pass: (1-u)(a-o) u - % sólidos underflow

 (1-a)(u-o) a - % sólidos alimentação

 o - % sólidos overflow

Fernando Teodoro

Dezembro / 06

DIMENSIONAMENTO

DE

HIDROCICLONES

4.6 – Cálculo d50

4.6 – Cálculo d50

4.7 – Dimensionamento ciclones
Tamanho overflow: 60% passante em 74µm

Taxa de alimentacão: 812t/h(base seca)
% sólidos peso: 59,1

% solidos volume: 33,2

Densidade de polpa: 1,632

Vazão de polpa: 234l/s

Densidade de sólidos: 2,9

Pressão alimentação: 7psi

Partição: 69%

% solidos underflow: 75%

 Densidade de polpa underflow: 1,966

Primeiro passo:

Calcular o d50 corrigido para
o overflow desejado.

 D50c-desejado = 74x2,08 = 154µm

4.7 – Dimensionamento ciclones

Segundo passo:

Calcular o diâmetro do ciclone

Determinar C1, C2, C3

C1 – Correção da densidade de alimentação

C2 – Correção para ΔP

C3 – Correção densidade de sólidos

D50c (desejado)=D50c(padrão)xC1xC2xC3

154=D50c(padrão)x4,09x1,1x0,93

D50c(padrão)=37µm

Diâmetro ciclone = 20 polegadas

4.7 – Dimensionamento ciclones

Terceiro passo:

Calcular a vazão do ciclone

1GPM = 0,063 l/s

4.7 – Dimensionamento ciclones

Quarto passo:

Calcular o número de unidades de ciclone

NC = 234/40 =5,85 6 ciclones

Quinto passo:

Calcular o diâmetro do apex:

Vazão do underflow: 106 L/s

Vazão por apex: 106/6 = 18 L/s

Apex: 9,5cm ou 33/4”

OBS: O diâmetro do vortex é de 25% a 45% do diâmetro do ciclone (parte cilíndrica)

Exercício - Dimensionamento ciclones

Selecionar o tamanho e o número de ciclones para fechamento do circuito
de moagem, sendo dados:

Produção: 300t/h

Produto: 95% passante em 54 mícrons

Porcentagem de sólidos do produto = 35% em peso

Densidade do sólido: 3,95

Porcentagem de sólidos underflow:78% em peso

Carga circulante:200%

Pressão:18PSI