Aula 2 PM II Concentração e Separação Gravimétrica

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Processamento Mineral II- Aula 2 Concentração
Prof. Francisco Junior Batista Pedrosa
Concentração
A concentração de minérios ocorre quando é preciso separar os minerais de interesse dos que não o são. 
Para isto, é necessário que o minério tenha passado pelas etapas de fragmentação e classificação;
A separação de minerais exige que haja uma diferença física ou físico-química entre o mineral de interesse e os demais e pode ser fácil ou muito complexa, dependendo do minério.
Concentração
Duas propriedades físicas são as mais utilizadas na separação ou concentração de minerais:
Diferença de densidade e 
Diferença susceptibilidade magnética.
Quando não existe diferença de propriedade física entre os minerais que se que separar, utiliza-se técnicas que tomam como base propriedades físico-químicas de superfície dos minerais. A técnica mais amplamente utilizada neste caso é a flotação.
Concentração
Não se pode esquecer de mencionar que é possível, também, concentrar determinado bem mineral de um minério por seleção manual, comum, até hoje, em alguns garimpos.
A seguir serão apresentados resumos explicativos sobre o que são os principais métodos de concentração. Os principais métodos de concentração são:
 Separação/concentração gravimétrica
 Separação Magnética
 Flotação
 Seleção Mecanizada, através de dispositivos automáticos de detecção, identificação e separação.
Separação/ Concentração Gravimétrica
Método que apresenta bons resultados com baixo custo. 
O processo se baseia na diferença de densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se de um meio fluido (água ou ar) para efetivar a separação/concentração, 
Separação/ Concentração Gravimétrica
Os equipamentos tradicionalmente utilizados são:
Jigues;
Mesas vibratórias;
Espirais,
Cones e “sluices”. 
O método é adotado na produção de ouro, ilmenita, zirconita, monazita, cromita, cassiterita etc.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora oscilatória(rifles)
Consiste de um plano ( tablado ) levemente inclinado ( ver fig. 1) segundo o eixo “X” indicado; 
Sua superfície superior parcialmente coberta ripas (rifles ) formando corredeiras.
Um mecanismo vibratório acionado por motor elétrico , que submete ao plano ( tablado ) um movimento oscilante diferencial segundo o eixo “Z” indicado.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora oscilatória(rifles)
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora oscilatória(rifles)
Separação/ Concentração Gravimétrica
Mesa Concentradora de Rifles
O plano ou tablado é construído em madeira de lei com sua superfície revestida de borracha ou linóleo (plástico), sendo os riffles( ripas) de madeira ou tiras de borracha fixados a mesa mediante pregos de bronze.
Este é um equipamento de concentração que utiliza como propriedade diferenciadora a densidade dos materiais.
A separação das espécies ocorre pela influência de correntes transversais de um líquido sobre uma superfície.
Separação
 Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora de Rifles
A mesa concentradora caracteriza-se por uma superfície inclinada, que dispõe de pequenas saliências (rifles), posicionadas de forma paralela, ao longo do comprimento.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora de Rifles
Caracteriza-se por:
Movimento assimétrico na direção longitudinal;
Filme de água que atravessa a superfície da mesa transversalmente. 
As partículas alimentadas sofrem o efeito do líquido e do movimento assimétrico da superfície.
Separação/ Concentração Gravimétrica
Mesa Concentradora de Rifles
Comportamento das partículas
O comportamento que as partículas adquirem na Mesa Concentradora leva em consideração 2 relações:
Partículas menores/partículas maiores;
 
Partículas mais densas/ partículas menos densas.
Separação/ Concentração Gravimétrica
Mesa Concentradora de Rifles
Comportamento das partículas
Partículas menores têm uma movimentação (descendente) menor que as partículas maiores, pois sofrem menos a ação do filme.
 
Partículas mais densas terão uma movimentação (descendente) menor que as menos densas, tendo, assim, uma tendência maior à movimentação lateral .
VAI CHEGAR UM MOMENTO QUE HAVERA SO PARTICULAS MENORES (OU SO PARTICULAS DENSAS) E AI ESSAS PARTICULAS TERAO DE SAIR JUNTO AO FLUXO DESCENDENTE- ESSE MOMENTO SE SE DA JUNTO A EXTREMIDADE ESQUERDA REGIAO DE DESCARGA FINAL
PARTICULAS MENORES DEMORA MAIS PARA SAIR QUE AS MAIORES
PARTICULAS MAIS DENSAS DEMORAM MAIS PARA SAIR
O QUE SAIRÁ PRIMEIRO: PARTICULAS MAIORES E LEVES
O QUE SAIRÁ POR ÚLTIMO: PARTICULAS MENORES E PESADAS
Separação/ Concentração Gravimétrica
Mesa Concentradora de Rifles
Comportamento das partículas
Os riffles, ao longo do comprimento,
diminuem de altura de modo que, progressivamente, as partículas finas e pesadas são
postas em contato com o filme de água de lavagem que passa sobre os riffles.
O DESENHO DA LETRA B MOSTRA O ALCANCE HORIZONTAL DAS PARTIUCULAS
Separação/ Concentração Gravimétrica
Mesa Concentradora de Rifles
Comportamento das partículas
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
A polpa é alimentada na mesa por uma caixa distribuidora localizada no lado mais alto do plano. 
Uma segunda caixa distribuidora (ao lado da primeira) permite a introdução da chamada água de lavagem. 
A água de Lavagem é essencial para efetuar a concentração na forma de um filme transversal à direção de vibração.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
Em superfícies inclinadas o comportamento de uma partícula sobre o efeito de uma lâmina líquida é função da:
Espessura desta lâmina,
 Viscosidade do fluido, 
Coeficiente de atrito entre a superfície e a partícula,
Rugosidade da superfície e peso específico, tamanho e forma das partículas.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
Os rifles têm como principal função direcionar e abrigar as partículas, permitindo que ocorra a estratificação segundo os efeitos da sedimentação retardada, aceleração inicial e consolidação intersticial. 
Este mecanismo ocorre devido à formação de interstícios entre partículas grossas
de um ou mais minerais, proporcionando liberdade de movimentação das partículas
finas nos vazios formados
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
Com isso, determinamos as variáveis operacionais da mesa:
Taxa de alimentação;
Vazão de água de diluição para a alimentação;
Vazão de água de operação, ou espessura da lâmina líquida;
Inclinação transversal;
Amplitude e frequência do movimento.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora
Taxas de alimentação muito altas levam a uma estratificação menos nítida. 
Taxas de alimentação muito pequenas podem acarretar uma contaminação do concentrado pesado pelas partículas leves. 
Alimentação mais grossa e em serviços de "roughing“(aumentar recuperação em massa) devem ter taxas de alimentação maiores, 
Já em serviços de limpeza (Cleaner) e alimentação mais fina as taxas de alimentação devem ser menores.
Separação/ Concentração Gravimétrica-
Mesa Concentradora- características de operação
Opera em faixas granulométricas entre 550 e 60 micrômetros, 
Com capacidades que podem variar de acordo com a granulometria da alimentação. 
O consumo de água: "roughing" 50 a 350 galões/ton; "cleaning" 300 a 400 galões/ton.
Exercícios- Concentração- Mesa de Rifles
Liste os principais equipamentos utilizados na concentração gravimétrica e dê dois exemplos de minerais que são concentrados por essa técnica.
Explique como é o formato de uma Mesa Concentradora Oscilatória. 
Com relação a Mesa Concentradora Oscilatória (rifles).Qual o comportamento das partículas em se tratando de partículas menores em relação as maiores e partículas mais densas em relação as menos densas. Ilustre o comportamento das partículas na mesa concentradora de rifles (indicando a estratificação).
 Qual a principal
função dos rifles?
5. Liste as variáveis operacionais da Mesa Concentradora.
Em superfícies inclinadas, o comportamento de uma partícula sobre o efeito de uma lâmina líquida é função de quê?
Explique os efeitos da taxa de alimentação em uma Mesa Concentradora Oscilatória.
Espiral Concentradora
Consiste de um canal helicoidal curvo de seção transversal semicircular. 
No topo existe uma caixa destinada a receber a alimentação em forma de polpa. 
Espiral Concentradora
São comercializadas espirais com características diferentes:
Diâmetro;
Passo da espiral; 
Perfil do canal; 
Modo de remoção do concentrado;
Estas variáveis levam em conta o fabricante e a finalidade que se destina a espiral.
Espiral Concentradora
Espiral Concentradora de Humphreys
Espiral Concentradora
Princípio de funcionamento- combinação de: 
Escoamento laminar; 
Ação centrífuga. 
Espiral Concentradora
Na espiral, os minerais começam imediatamente a se depositar conforme:
Tamanho, 
Forma;
Densidade. 
Espiral Concentradora
Em contato com a superfície do canal ou próximo dela, as partículas (pesadas e grosseiras) são aprisionadas por uma película de fluido aderente à superfície.
Esta película se move com velocidade muito menor que o restante da corrente que contém os minerais leves;
Espiral Concentradora
Na espiral, a polpa se divide em duas partes distintas:
Película fluida: contendo os minerais predominantemente grosseiros e pesados;
Restante da corrente: contendo os minerais pequenos leves e quase toda água da polpa.
Espiral Concentradora
Espiral Concentradora
Espiral Concentradora
O resultado final no plano vertical:
Os minerais pesados estratificam-se na superfície do canal, com baixa velocidade; 
Os minerais leves tendem a estratificar-se na parte superior do fluxo, nas regiões de maiores velocidades.
Espiral Concentradora
Uma característica comum a muitas espirais tradicionais: introdução de água de lavagem, com a finalidade de: 
Limpar a película de minerais pesados dos minerais leves finos;
Manter a diluição da polpa.
Espiral Concentradora
Espiral Concentradora
Os tipos de espirais mais usadas:
Humphreys;
MarK 7.
Espiral Concentradora
A Humphreys é fabricada basicamente em dois modelos. 
Espiral Concentradora
A Mark 7, desenvolvida na Austrália, apresenta as seguintes diferenças em relação a Humphreys : 
Separação de concentrado no final da última espira;
Ausência de água de lavagem; 
Passo variável;
Diferença de perfil.
Obs: A Mark 7 é construída de fibra de vidro e plástico, com revestimento de borracha.
Espiral Concentradora
O emprego da Mark 7 na concentração de minérios de ouro livre e de aluviões mostrou um bom desempenho com recuperação variando de 75 a 90% e razão de enriquecimento de 10 a 80.
Espiral Concentradora
A capacidade de uma espiral simples é normalmente de 2 t/h, semelhante à mesa oscilatória, mas ocupando uma área muito menor.
Jigagem
É o método gravimétrico de concentração mais complexo, devido a suas contínuas variáveis hidrodinâmicas. 
Jigagem
A separação dos minerais de densidades diferentes é realizada em um leito (de partículas) dilatado por uma corrente pulsante de água, produzindo a estratificação dos minerais. 
Jigagem
O equipamento que realiza a jigagem é o Jigue:
Jigues
Três mecanismos que contribuem para a estratificação nos Jigues:
Classificação por queda retardada ou com interferência (Sedimentação retardada);
 Aceleração diferencial no início da queda;
 Consolidação intersticial no fim da queda.
Jigues
Jigues- consolidação intersticial 
(não tem na apostila)
Consolidação Intersticial: movimentação de partículas finas nos interstícios (vazios) formados entre as partículas grossas.
Jigues- consolidação intersticial 
(não tem na apostila)
Por exemplo, no final do impulso em um jigue, o leito começa a se compactar e as partículas pequenas podem então descer através dos interstícios sob a influência da gravidade e do fluxo de água descendente, este provocado pela sucção que se inicia.
Jigues- Elementos básicos 
Em geral os Jigues são compostos por:
 Caixa fixa-arca, onde no seu interior o meio fluido sofre o movimento de impulsão (expansão) e de sucção (A);
 Crivos para manter o leito (B)
Mecanismos de acionamento geralmente composto de motor, pistão ou diafragma e sistema de lubrificação etc (F), (C).
Sistema de descarga do afundado e do transbordado (D);
 Dispositivo de adição de água na arca do jigue. (E)
Jigues
Jigues
Crivo:
Jigues
Crivo fechado X Crivo Aberto
Crivo aberto: a abertura do crivo deve ser maior que o top size do mineral (2 a 4 vezes o tamanho do top size). Utilizado quando o minério de interesse é fino e pesado.
Crivo fechado: a abertura do crivo deve ser menor que a granulometria do mineral mais fino. Utilizado quando o minério de interesse é grosso e pesado.
CRIVO FECHADO: SUPONDO QUE 80 % DO MATERIAL FIQUE RETIDO EM 5MM, A ABERTURA DO CRIVO DEVE SER NO MAXIMO UNS 4 MM
Jigues
Camada de fundo: é necessária em crivo aberto, as partículas da camada de fundo (natural ou artificial), deve ser 2 vezes tamanho da abertura do crivo, 
 É recomendável uma camada de fundo com mais de um tamanho.
A camada de fundo pode ser de esferas de aço, partículas de feldspato (conc. De carvão), hematita (conc. De cassiterita).
Jigues- Elementos básicos 
São vários os tipos de Jigues que se diferenciam principalmente por: 
Acionamento, 
Geometria; 
Outros detalhes construtivos;
Tipos de Jigues
Acionamento por pistão; 
Acionamento por diafragma (membrana flexível);
Pulsados a ar (pulsações de água com a pressão de ar);
Pressurizados (In Line Pressure Jigue); 
Tipos de Jigues
Tipos de Jigues
 Jigues
A alimentação deve ser distribuída uniformemente ao longo de toda a área e com pequenas variações. 
Quanto menor as variações de taxa de alimentação: menor será a instabilidade de desempenho do jigue. 
 Jigues
Bom controle da taxa de alimentação, aliado ao controle dos movimentos de impulsão e de sucção, consegue-se assim uma boa separação das espécies minerais em estratificação das camadas. 
Funcionamento dos Jigues
O funcionamento de um jigue consiste em transformar sistema de acionamento (movimentação de pistão, diafragma, pneumático) em pulsações de água através do crivo sobre o qual se apoia o leito. 
Na impulsão: expansão do leito;
Na sucção: contração do leito de modo compactá-lo contra o crivo num arranjo estratificado. 
O leito estratificado direciona partículas densas e leves a locais de descarga distintos.
Jigues
Adicionalmente é injetada uma corrente ascendente de água com o objetivo de:
Evitar a drenagem (saída) da água da alimentação;
Contribuir para aumentar a impulsão (expansão); 
Reduzir a sucção excessiva. 
Particularidades do Jigue
Melhores resultados quando trata minério de estreita faixa granulométrica. 
Melhor performance trabalhando-se com frações grosseiras.
Granulometria típica de trabalho: entre 5 polegadas e 1mm;
Exercícios- Jigue
Quais são os três mecanismos que realizam a jigagem?
Quais são os componentes de um Jigue?
Quais são os tipos de crivo existentes quanto a abertura? Cite aplicações para cada categoria.
Quando a camada de fundo se faz necessária?
Exercícios- Jigue
5)	Existem vários tipos de Jigues, que se diferenciam com relação ao que?
6)	Quais são os 4 tipos principais de jigues?
7)	Explique o funcionamento do jigue.
8)	Qual os objetivos da água injetada adicionalmente ao jigue, durante seu funcionamento?
9)	Quando se obtém melhores resultados e performance na jigagem?
Matéria para 1ª Prova- Processamento Mineral II 
Aula 2:
Concentração;
Separação/ Concentração gravimétrica;
Mesa concentradora de rifles;
Jigues.
Aula 3:
Concentrador Centrífugo (Knelson, Falcon);
Separação/ Concentração Magnética;
Separador Jones Carrossel.
OBS: Estude os EXERCÍCIOS RELACIONADOS AS MATÉRIAS LISTADAS ACIMA!!