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