Aula 3 Cominuição Industrial Parte 1

Prévia do material em texto

BENEFICIAMENTO DE 
MINÉRIOS I - COMINUIÇÃO 
INDUSTRIAL – PARTE 3
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moagem Convencional – Aspectos Gerais
• A moagem normalmente representa o último estágio dos
processos de cominuição.
• As partículas são reduzidas de tamanho como resultado da
ação do impacto e da abrasão.
• É normalmente realizada em recipientes cilíndricos,
chamados moinhos tubulares, que contêm corpos moedores,
os quais são livres para se mover dentro do moinho, e assim
produzir a cominuição do minério.
• Corpos moedores de diversos tipos são usados: barras,
bolas, cilindros curtos (chamados Cylpebs) de aço, pedaços
de rocha dura, ou em alguns casos, partículas do próprio
minério.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• O movimento dos corpos moedores dentro do cilindro é 
realizado pela ação rotativa, planetária, vibratória, ou ainda pela 
agitação. 
• Os corpos moedores ocupam normalmente entre 20 e 80% do 
volume interno do moinho. A relação entre o volume aparente 
dos corpos moedores e o volume interno do moinho é 
denominado de grau de enchimento.
• No processo de moagem convencional, realizado em moinhos 
rotativos cilíndricos, partículas com granulometria entre 5 e 250 
mm são reduzidas até tamanhos entre 10 e 300 μm. 
• A denominação do tipo de moinho irá depender do tipo de 
corpos moedores nele usado: moinhos de barras, de bolas, 
autógenos (os corpos moedores são partículas do próprio 
minério) e semi-autógenos (os corpos moedores são uma 
combinação de partículas do próprio minério e bolas de aço).
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos - Aspectos construtivos e operacionais
• Estruturalmente, os moinhos tubulares são constituídos por 
uma carcaça cilíndrica (normalmente orientada com seu eixo 
na horizontal), revestida internamente com placas de aço ou 
borracha, e provida com uma carga de corpos moedores.
• O cilindro é fechado axialmente nas suas extremidades por 
tampas (chamados “trunnions”) que possuem aberturas no 
centro: uma delas é usada para a alimentação do minério e a 
outra para a descarga do produto moído. 
• Todos os tipos de moinhos podem ser utilizados na moagem a
seco ou a úmido, desde que o tipo adequado de trunnion seja
utilizado. Cabe salientar, entretanto, que sempre que possível a
moagem deve ser realizada a úmido.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos - Revestimentos
• O movimento relativo dos corpos moedores é determinado 
pela ação de tamboramento, a qual é muito influenciada 
pelo revestimento que é fixado dentro da carcaça do 
moinho. 
• O revestimento tem os propósitos de proteger a carcaça do 
moinho do desgaste e prevenir o escorregamento dos corpos 
moedores e da carga de polpa no moinho em relação à 
carcaça do moinho. O escorregamento irá consumir energia 
desnecessariamente. 
• Placas de revestimentos encontram-se disponíveis em uma 
variedade de formatos, que incluem o liso, ondulado, alto-
baixo (Hi-lo) e de degraus (step liners).
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Os materiais mais utilizados são borracha e metais (ferro
fundido Cr-Mo, ferro fundido alto cromo, Ni-Hard, aço
martensítico Cr-Mo e aço ao manganês – seqüência dada em
ordem crescente de desgaste e decrescente de tenacidade).
• Baixas energias de impacto são absorvidas sob a forma de
deformações elásticas, sem dano, mas se o impacto é severo,
grandes quantidades de deformação elástica ou plástica
devem ser toleráveis.
• A resistência de borracha ao impacto pode ser incrementada
ligando-a ao metal, uma vez que isso gera um material
compósito de módulo de elasticidade superior. Essa técnica
é aplicada a barras de levantamento.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Qualquer fator que aumenta a energia dos corpos
moedores individuais também resulta em maior
desgaste.
• Existem indicações que o desgaste é, pelo menos,
proporcional ao quadrado da velocidade de rotação do
moinho.
• A resistência à abrasão de um metal é essencialmente
uma função da sua dureza, mas a habilidade da borracha
de tolerar grandes deformações a torna um material
particularmente interessante em aplicações com
minérios de elevada dureza.
• Uma exceção é o caso em que as partículas possuem
arestas cortantes, danificando rapidamente a borracha.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Qualquer fator que aumenta a energia dos corpos
moedores individuais também resulta em maior
desgaste.
• Existem indicações que o desgaste é, pelo menos,
proporcional ao quadrado da velocidade de rotação do
moinho.
• A resistência à abrasão de um metal é essencialmente
uma função da sua dureza, mas a habilidade da borracha
de tolerar grandes deformações a torna um material
particularmente interessante em aplicações com
minérios de elevada dureza.
• Uma exceção é o caso em que as partículas possuem
arestas cortantes, danificando rapidamente a borracha.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Considerações sobre o uso de revestimentos de
borracha:
 Usado em moinhos de menor diâmetro
 Usado com corpos moedores pequenos
 Pequena redução da capacidade (são + espessos que 
revestimentos de aço)
 Problemas com altas temperaturas (>80oC)
 Maior desgaste de corpos moedores (?)
 Custo (??)
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Outros materiais usados
em revestimentos de
moinhos:
 Alumina
 Sílex
 Porcelana
 Orebed
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Considerações sobre o uso de orebed:
 Desenvolvido na Suécia
 Magnetos cerâmicos incorporados em borracha 
ou polímeros
 São mais finos que revestimentos convencionais
 Partículas magnéticas do minério ou da carga 
moedora protegem o revestimento do desgaste.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos - Alimentadores
• Os moinhos dispõem de diferentes
sistemas para melhor atender os
requisitos de layout e de processo.
• Alimentadores de bico de papagaio
(scoop feeder) são os mais usados
quando são empregados
classificadores espirais, dispensando
o emprego de bomba de elevação de
polpa.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Quando hidrociclones são
utilizados na classificação, o
mais usado é o alimentador de
calha (spout), o qual necessita
que os ciclones estejam
montados a uma altura
suficiente para garantir a
alimentação direta no moinho.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• É também utilizado o
alimentador de tambor
(drum), que requer uma
altura de queda para
alimentação menor que o
exigido pelo alimentador de
calha.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos - Descarga
• Nos moinhos de barras os tipos de descarga mais
comuns são por transbordo, descarga periférica central e
terminal.
• Na descarga central, pouco usada em geral, a
alimentação é realizada pelas duas extremidades e a
descarga do produto do moinho é realizada através de
janelas localizadas no centro da carcaça.
• A descarga periférica terminal ocorre por meio de
várias aberturas periféricas, sendo muito usada na
moagem a seco ou na moagem úmida grossa.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Nos moinhos de bolas os tipos de descarga mais
usados são a descarga por grade (diafragma) e a
descarga por transbordo. Aqueles com descarga de
diafragma possuem uma grelha entre o cilindro da
carcaça e o cone (trunnion) de descarga, permitindo a
polpa passar livremente pelas aberturas da grelha,
mas não as bolas.
• Existe um dispositivo de elevação de polpa no
compartimento posterior à grelha que facilita o fluxo
de polpa no moinho, provocando maior velocidade do
fluxo de polpa na descarga do moinho.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Esses moinhostêm um
nível de polpa mais baixo
do que os de transbordo,
reduzindo assim o tempo
de residência das
partículas e evitando a
sobremoagem. Esse tipo
de descarga também é
amplamente usado em
moinhos autógenos e semi-
autógenos.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos – Corpos Moedores
• O tamanho e o tipo dos corpos moedores afeta 
significativamente os resultados de moagem.
• Quanto ao tipo, aço é o material normalmente preferido 
pela alta densidade e relativamente baixo custo, embora 
tenha baixa resistência ao desgaste. 
• Aços tratados e endurecidos são usados, pois apresentam 
maior resistência ao desgaste. 
• O desgaste se deve tanto à abrasão quanto à corrosão, 
principalmente na moagem a úmido. 
• Em moinhos de bolas e na moagem a úmido, o consumo 
de aço é da ordem de 0,1 a 1 kg/ton de ROM.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• O consumo de aço no revestimento é tipicamente 10%
do consumo nos corpos moedores.
• Em alguns casos particulares, quando a prevenção da
contaminação por ferro no minério for particularmente
importante, alumina ou sílex (ou até porcelana) podem
ser usados como corpos moedores. Eles possuem
elevado custo e normalmente só são justificados
economicamente na moagem de minerais industriais de
elevado valor agregado.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Tipos de corpos moedores:
 Barras
 Bolas 
 Cylpebs
 Sílex
 Seixos
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos – Movimento de corpos moedores 
em moinhos rotativos
• Os corpos moedores são elevados pelo movimento 
rotativo da carcaça até um certo ponto de onde caem, 
seguindo uma trajetória parabólica, sobre os outros 
corpos moedores que estão na parte inferior do tubo e 
sobre o minério que ocupa os interstícios entre estes. 
• Os corpos moedores (normalmente bolas) acompanham 
o movimento da carcaça e, impelidas pela força 
centrífuga, percorrem uma trajetória circular.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Enquanto a força centrífuga for maior que a força da 
gravidade, as bolas permanecem nesta trajetória. No momento 
que o componente da força de gravidade que se opõem à força 
centrífuga for maior que esta, as bolas abandonam a trajetória 
circular e passam a seguir uma trajetória parabólica.
• O corpo moedor (ou a partícula) permanecerá na parede do 
moinho se as forças centrífuga e gravitacional estiverem em 
equilíbrio.
• A velocidade crítica do moinho é definida como a velocidade 
na qual uma bola irá permanecer junto à parede do moinho 
durante uma rotação completa. É normalmente expressa em 
termos do número de rotações por unidade de tempo 
(freqüência). 
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Nc
sendo Dm e db os diâmetros interno do moinho e das bolas (em
metros), respectivamente.
• O perfil do revestimento do moinho e o comportamento
reológico da polpa no moinho (se pastosa, devido à
presença de argila) podem ter um efeito significativo na
velocidade crítica real.
• Moinhos normalmente operam a velocidades críticas
entre 65 e 82%. Entretanto, fabricantes recomendam
uma diminuição da velocidade de operação com o
aumento do tamanho do moinho.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Enquanto um moinho de bolas de 1 m de diâmetro deve
operar idealmente em torno de 75 % da velocidade
crítica, um moinho de 5 m de diâmetro deve operar
aproximadamente a 68 % da velocidade crítica
(segundo a empresa fabricante de moinhos Metso).
• Em alguns casos, como na moagem de minérios de
diamante na África do Sul, velocidades críticas baixas
(da ordem de 20%) têm sido usadas a fim de evitar a o
estilhaçamento dos diamantes contidos no minério.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Dependendo da velocidade de rotação e do grau de
enchimento, três estados de movimento da carga de
bolas podem ser distinguidos: a) movimento de cascata,
b) catarata e c) centrífugo.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• A baixas velocidades de rotação, ou com revestimentos
lisos, os corpos moedores tendem simplesmente a rolar uns
sobre os outros, produzindo moagem essencialmente pelo
mecanismo da abrasão e por impactos de baixa magnitude.
Esse movimento de cascata é normalmente adequado à
moagem fina.
• A maiores velocidades os corpos moedores são projetados
em movimento parabólico (movimento de catarata) até o pé
da carga, produzindo essencialmente estilhaçamento das
partículas.
• À velocidade crítica do moinho, a trajetória teórica dos
corpos moedores é tal que eles cairiam para fora da carcaça,
de maneira que eles permanecem aderidos à superfície dela.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Enquanto um moinho de bolas de 1 m de diâmetro deve
operar idealmente em torno de 75 % da velocidade
crítica, um moinho de 5 m de diâmetro deve operar
aproximadamente a 68 % da velocidade crítica
(segundo a empresa fabricante de moinhos Metso).
• Em alguns casos, como na moagem de minérios de
diamante na África do Sul, velocidades críticas baixas
(da ordem de 20%) têm sido usadas a fim de evitar a o
estilhaçamento dos diamantes contidos no minério.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Na prática, a transição entre um e outro estado de
movimento, entretanto, é bastante suave.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• O movimento dos corpos moedores determina essencialmente
a potência necessária para o moinho, mas não determina
necessariamente a cominuição.
• Um ótimo uso de energia para a cominuição de um material
requer que o moinho e as condições de moagem sejam
adaptadas ao material a ser cominuído.
• Por um lado, a energia de impacto de um corpo moedor deve
ser elevada o suficiente para quebrar as partículas mais
grosseiras na alimentação, mas por outro, não deve ser
elevada demais para causar a reaglomeração mecânica dos
finos resultantes da quebra da partícula original
(briquetagem).
• O número de pontos de contato, isto é, o número de corpos
moedores deve ser o maior possível.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos – Tipos de processos de moagem
• Os processos de moagem são usualmente 
classificados em dois grupos:
 Moagem em via úmida
 Moagem em via seca
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• A via úmida é o processo no qual o material é 
misturado à entrada do moinho com uma quantidade 
suficiente de água, de modo a formar um “pasta” ou 
“polpa”.
• As pastas ou polpas são referidas em termos de 
porcentagem de sólidos na polpa ou de porcentagem de 
água, sempre expressas em peso. 
• A moagem por via úmida requer apenas 77% da 
potência para o mesmo material e granulometria (de 
alimentação e do produto) que seria necessária em via 
seca, devido a ação lubrificante e transportadora da 
água.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• O consumo de corpos moedores e revestimentos 
na moagem em via úmida é 5 a 7 vezes o obtido 
por via seca. 
• Este considerável desgaste é devido à corrosão, 
oxidação e falta de recobrimento dos corpos 
moedores e das placas que estão continuamente 
expondo novas superfícies metálicas ao 
desgaste.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• Apesar de todos estes inconvenientes, a moagem 
por via úmida apresenta dois fatores altamente 
positivos:
 Facilidade de controle, uma vez que a operação de 
moagem pode ser controlada pela densidade da 
polpa e pelo nível da descarga do moinho. 
 Não necessita de coletores de pó, podendo-se 
manter os níveis de poluição da instalação nos 
melhores padrões sem recorrer a equipamentos 
sofisticados e de manutenção dispendiosa.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
• A via seca é aplicada quando: 
 Os processos subseqüentes são a seco, e o produto 
final deve ser fornecido seco.
 Se torna difícil ou oneroso remover o líquido usado 
para realizar a moagem a úmido. 
 O material reage com a água, formando produtos 
indesejáveis.
BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
 Moinhos – Circuitos de moagem
• Basicamente, existem dois tiposde circuitos de 
moagem:
 CIRCUITO ABERTO
 CIRCUITO FECHADO
	Número do slide 1
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I
	BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS I