Relatório Caracterização 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
ESCOLA DE MINAS
DEMIN - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINÉRIOS - TURMA 33
	
Prof.ª Dr. ª Rosa Malena Fernandes Lima
RELATÓRIO TÉCNICO: ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AMOSTRA DE ITABIRITO
GRUPO: Júlia Nogueira Camargos (11.2.1054)
 Jussara da Silva Moreira (12.1.1307)
 Marcella Aprigio Silva (11.2.1016)
 Stéphanie Oliveira Moura e Sá (11.2.1006)
13
Ouro Preto, junho de 2016.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Gráfico da distribuição granulomérica dos ensaios 1 e 2 realizados com peneiramento combinado	9
Figura 2 - Gráfico da distribuição granulomérica dos ensaios 1 e 2 realizados no Granulômetro à laser	10
Figura 3 - Gráfico da distribuição granulométrica da amostra de Itabirito sem o fator de correção	11
Figura 4 - Gráfico da distribuição granulométrica da amostra de itabirito	12
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Resultado do Peneiramento Combinado - Ensaio 1	8
Tabela 2 - Resultado do Peneiramento Combinado - Ensaio 2	9
Tabela 3 - Análise Granulométrica da amostra de Itabirito	11
Tabela 4 - Resultados da análise granulométrica do ensaio 1 realizado no granulômetro a laser	15
Tabela 5 - Resultados da análise granulométrica do ensaio 2 realizado no granulômetro a laser	15
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS	ii
LISTA DE TABELAS	iii
SUMÁRIO	iv
RESUMO	v
1 INTRODUÇÃO	1
2 OBJETIVOS	2
3 MATERIAIS E MÉTODOS	3
3.1 Amostra	3
3.2 Materiais e equipamentos	3
3.3 Procedimento	4
3.3.1 Caracterização granulométrica por peneiramento combinado e granulômetro a laser	4
3.3.2 Determinação da densidade pelo método do picnômetro a gás (Densidade Relativa)	6
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO	8
4.1 Determinação da densidade	8
4.2 Análise Granulométrica	8
4.2.1 Peneiramento combinado	8
4.2.2 Granulômetro a Laser	10
5 CONCLUSÃO	13
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS	14
ANEXOS	15
RESUMO
Dentre as técnicas de processamento mineral, a caracterização tecnológica de minérios desempenha papel fundamental no que se refere á identificação de minerais, o que consequentemente otimiza processos posteriores de beneficiamento. Foram realizados procedimentos para determinar a distribuição granulométrica de uma amostra de Itabirito e sua densidade. Dois ensaios com amostras de diferentes massas do mesmo minério foram submetidos ao processo de peneiramento combinado e posteriormente foi realizada a análise no granulômetro a laser, obtendo assim diferentes faixas granulométricas. Para uma análise mais completa dos resultados, foram analisados os dados referentes ao peneiramento combinado de até 400# concomitante aos do granulômetro a laser com material de granulometria inferior a 150#. Após a análise, foram constatados que 80% das particulas presentes na amostra apresentam granulometria menor que 608,02 μm, e que o valor de dmedio é diferente do valor de d50, o que significa que a amostra não segue distribuição normal. Para complementar o estudo acima também foram realizados testes utilizando um picnômetro a gás para se determinar a densidade do material estudado, a média desses resultados foi 3,81g/cm³.
1 INTRODUÇÃO
Desde a pré história, a mineração tem desempenhado um importante papel na existência da humanidade. A mineração caminha paralelamente com a história da civilização, sendo muitas das importantes eras culturais identificadas por vários minerais e suas derivações, como a Idade da Pedra (antes de 4000 AC), a Idade do Bronze (4000 a 1500 AC), a Idade do Ferro (1500 AC a 1780 DC), a Idade do Aço (1780 a 1945 DC) e a Idade Nuclear (1945 até o presente) (HARTMAN & MULTMANSKY, 2002). Nos dias de hoje, a utilização de minerais é imprescindível, uma vez que as necessidades básicas do ser humano, como alimentação, moradia e transporte, são atendidas essencialmente por estes recursos.
A grande demanda por matérias-primas minerais que encontram-se distribuídas de maneira escassa na crosta terrestre, faz com que os teores lavrados sejam cada vez menores, necessitando assim de técnicas para a concentração das mesmas. A caracterização tecnológica de minérios, é uma dessas técnicas de beneficiamento mineral, ela visa  à busca de informações e conhecimentos de forma global e/ou detalhada, de um mineral, buscando resultados que determinem as principais propriedades, aptidões e dificuldades deste material frente a alguma rota de processo. Sua importância estende-se desde a avaliação da possibilidade técnica e viabilidade econômica do empreendimento mineral até projetos de otimização e adequação de uma linha de processo já instalada. (LUZ et. al, 2010)
A caracterização de uma amostra é executada em vários estágios, o primeiro deles, é o fracionamento da amostra e classificação por tamanhos de partícula. Essa classificação pode ser feita por peneiramento a seco ou à úmido, sendo o peneiramento à úmido mais recomendado para material fino (37 a 10µm). Para minérios com granulometria inferior à 400µm é utilizado equipamentos que utilizam a técnica de espalhamento de luz laser de baixo ângulo. Para a análise dos dados é necessário que a densidade do material estudado seja determinada, a densidade pode ser obtida através do método de picnometria. (SAMPAIO et. al, 2007)
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivos gerais
Determinação da distribuição granulométrica da amostra de Itabirito.
2.2 Objetivos específicos 
 determinação da densidade da amostra;
 análise granulométrica por peneiramento; e
 análise granulométrica por granulômetro a laser.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Amostra
O material utilizado como amostra foi 2,00 kg de Itabirito.
3.2 Materiais e equipamentos
A seguir estão descritos os materiais e equipamentos utilizados nas análises realizadas com a amostra de Itabirito previamente homogeneizada.
Quarteador Jones;
Peneiras de 20 cm de diâmetro (28#, 35#, 48#, 65#, 100#, 150#, 200#, 270#, 400#);
Filtro de pressão;
Estufa;
Pincel;
Tabuleiros de alumínio;
Pisseta;
Papel filtro;
Granulômetro a Laser (Cilas 1064);
Multi-picnômetro a hélio: marca Quantachrome instruments, modelo Ultrapyc, 1200e Automatic Density Analyzer;
Balança Filizona: capacidade de 15 kg
Balança Shimadsu: capacidade de 2 kg
Agitador de peneiras de bancada
Vibrador de peneiras suspenso
3.3 Procedimento
3.3.1 Caracterização granulométrica por peneiramento combinado e granulômetro a laser
A amostra de Minério de Ferro Itabirito previamente homogeneizada, foi quarteada quatro vezes no Quarteador Jones, de forma que, a cada quarteamento obtinha-se duas porções com massa aproximadamente igual à metade da massa da porção original. Uma dessas porções resultantes, com massa igual a 115g foi identificada e armazenada para o ensaio 1, peneiramento combinado. Uma outra porção de 120g também foi identificada e armazenada para o ensaio 2, peneiramento combinado. Uma terceira amostra foi quarteada novamente outras duas vezes até que se obteve quatro amostras de massa 25g aproximadamente, massa considerada apropriada à realização de análise de densidade, no entanto, apenas duas dessas amostras foram encaminhadas para picnometria. A quarta e última amostra foi armazenada, embalada e identificada.
Durante o ensaio 1, peneiramento combinado, realizou-se primeiramente a etapa à úmido, utilizando as peneiras de 150# e de 400#, em que a peneira de 150# foi usada para alívio de carga. Durante o procedimento, ocorreu transbordamento de material, sendo necessário o repeneiramento do material que foi recolhido em um balde posicionado abaixo do agitador de peneiras. O material passante na peneira de abertura de 400# teve o excesso de água retirada com um filtro de pressão e posteriormente, secou-se o material filtrado na estufa. Este material foi encaminhado para análise granulométrica no granulômetro a laser. O material retido foi removido com o auxílio de uma pisseta de água, recolhido em um tabuleiro, e após a retirada cuidadosa do excesso de água, foi seco na estufa devidamente identificado.
Após asecagem do material retido na peneira de 400#, foi realizada a etapa à seco do peneiramento. Utilizou-se para tal as peneiras da série Tyler de abertura: 28#, 35#, 48#, 65#, 100# , 150#, 200#, 270#, 400#, além de um fundo, uma tampa e um agitador de peneiras de bancada. Finalizado o peneiramento à seco, com duração de 10 minutos, o material retido em cada uma das peneiras foi pesado, identificado e armazenado em embalagens plásticas individuais. O material passante na peneira com abertura de 400#, retido no fundo, foi adicionado à fração também passante de 400# do peneiramento à úmido. O material total passante de 400# foi encaminhado para análise granulométrica no granulômetro a laser.
No ensaio 2, também um peneiramento combinado semelhante ao ensaio 1, realizou-se primeiramente o peneiramento à úmido, no qual foram usadas as peneiras de 35# e de 150#, em que a peneira de 35# foi usada para alívio de carga. O material passante na peneira de 150# foi recolhido, teve o excesso de água retirado cuidadosamente e encaminhado para a secagem na estufa para posterior análise granulométrica no granulômetro a laser. O material que ficou retido também foi para secagem na estufa.
Após a secagem, o material que ficou retido, com granulometria superior a 150# foi submetido ao peneiramento a seco. Utilizou-se para a tal a Série Tyler de peneiras de abertura: 28#, 35#, 48#, 65#, 100#, 150#, além de um fundo, uma tampa e um agitador de peneiras de bancada. Finalizado o peneiramento à seco, com duração de 10 minutos, o material retido em cada uma das peneiras foi pesado, identificado e armazenado em embalagens plásticas individuais, seguindo o mesmo procedimento do ensaio 1. O material passante na peneira com abertura de 150#, retido no fundo, foi adicionado à fração também passante de 150# do peneiramento à úmido. O material total passante de 150# foi encaminhado para análise granulométrica no granulômetro a laser. O equipamento operou com ultrassom por 60 segundos e obscuração 4%.
Para a elaboração dos cálculos, foram utilizadas as seguintes fórmulas:
Massa máxima (M):
Onde:
 = número de camadas de partículas
 = abertura da peneira superior
 = abertura da peneira analisada
A= área da peneira
= massa específica da amostra.
Diâmetro médio da peneira:
Diâmetro médio das partículas (dmédio):
Onde: 
 = tamanho médio das partículas
 = frequência simples
 = somatório das frequências simples
Massa minima (M):
Onde:
	
	= estimativa do erro total de amostragem expresso como desvio padrão, assumido como 5%
	
	= massa mínima da amostra, em gramas
	
	= massa do lote a amostrar, em gramas
	
	= proporção do lote a ser estudado
	
	= fator de forma, assumido como 0,5
	
	= densidade real média das partículas
	
	= parâmetro de distribuição granulométrica, assumido como 0,5
	
	= 
	
	= 
	sendo, e , limite superior e inferior em análise para obtenção da fração i
Fator de correção (Ψ):
Sendo que, foi feito o fator de correção utilizando-se d10 e do d5, e a media dos fatores foi usada como fator de correção final.
3.3.2 Determinação da densidade pelo método do picnômetro a gás (Densidade Relativa)
Duas alíquotas de 25g foram ensaiadas no picnômetro a gás Quantachrome, Ultrapyc 1200e. O gás utilizado foi o Hélio.
O equipamento operou com tamanho médio de célula, volume adicionado igual a 80,8468 cm3, volume de célula igual a 58,4203 cm3, temperatura de análise média entre os dois testes igual a 22,7oC, pressão alvo de 17,0 psig, tempo de purga de 4,0 minutos, tempo de equilíbrio automático fazendo 3 corridas para cada amostra ensaiada. 
Após a análise efetuada pelo equipamento, um software alimentado com informações sobre o experimento forneceu três valores para a densidade da amostra. O valor de densidade considerado foi a média dos valores fornecidos nas duas análises.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Determinação da densidade
A análise de densidade foi feita através do picnômetro a gás (hélio). Foram realizados para cada ensaio 3 testes de densidade, a partir dos quais foi calculada a média final para cada ensaio.
	Ensaio 1
Teste 1: ρ1= 3,8193 g/cm3
Teste 2: ρ2 = 3,8328 g/cm3
Teste 3: ρ3= 3,8271 g/cm3
ρmedio= 3,8264 g/cm3
	Ensaio 2:
Teste 1: ρ1= 3,8031 g/cm3
Teste 2: ρ2 = 3,8018 g/cm3
Teste 3: ρ3= 3,8002 g/cm3
ρmedio= 3,8017 g/cm3
 Dessa forma, a densidade da amostra é a média das duas médias previamente obtidas e seu valor calculado foi de ρmedio= 3,81405 g/cm3.
4.2 Análise Granulométrica
A análise granulométrica foi feita em duas etapas, sendo elas peneiramento combinado e granulômetro a laser, de acordo com os procedimentos citados anteriormente.
4.2.1 Peneiramento combinado
A analise do peneiramento combinado nos dois ensaios pode ser vista nas Tabelas 1 e 2 abaixo.
Tabela 1 - Resultado do Peneiramento Combinado - Ensaio 1 
Tabela 2 - Resultado do Peneiramento Combinado - Ensaio 2
Figura 1- Gráfico da distribuição granulomérica dos ensaios 1 e 2 realizados com peneiramento combinado
No Ensaio 1 a massa retida na primeira e na última peneira foram maior que 5%, sendo que a última peneira não é a de menor abertura, logo a escolha da sequência de peneiras para esse ensaio não foi adequada. Contudo, a escolha da última peneira foi proposital, com o intuito de levar um material com uma granulometria mais grosseira para análise no granulômetro a laser.
No segundo ensaio somente a massa retida na primeira peneira foi maior que 5%, também caracterizando uma escolha não adequada da sequência de peneiras.
Em ambos ensaios a massa retida em cada peneira foi menor que a massa máxima calculada, logo os ensaios foram eficientes. A massa retida em cada peneira foi maior que o calculado pela massa mínima nos dois ensaios, assim os ensaios foram representativos. 
O gráfico da Figura 1 mostra que as curvas dos peneiramentos do ensaio 1 e 2 se sobrepõem, indicando que os ensaios foram reprodutivos. 
4.2.2 Granulômetro a Laser
O gráfico da Figura 2 mostra a distribuição granulométrica das amostras utilizadas no granulômetro a laser nos Ensaios 1 e 2. As tabelas de análise granulométrica desses ensaios 
podem ser encontrados na seção Anexo.
Figura 2 - Gráfico da distribuição granulomérica dos ensaios 1 e 2 realizados no Granulômetro a laser
O gráfico abaixo apresenta as curvas do peneiramento combinado de ate 400# e do granulômetro a laser com material de granulometria inferior a 150#. As curvas apresentam-se desconexas e foi preciso utilizar um fator de correção para a completa analise dos dados. 
Figura 3 - Gráfico da distribuição granulométrica da amostra de Itabirito sem o fator de correção
O fator de correção foi calculado como apresentado na seção anterior. E a tabela abaixo indica os dados do granulômetro corrigidos e do peneiramento.
Tabela 3 - Análise Granulométrica da amostra de Itabirito
O gráfico abaixo foi obtido através da interpretação de dados da tabela anterior e representa a curva final de distribuição granulométrica. 
Figura 4 - Gráfico da distribuição granulométrica da amostra de itabirito
Ao analisar esse gráfico, observou-se que o d80 = 608,02 μm, isto é, 80% das partículas presentes na amostra apresentam granulometria menor que 608,02 μm, o dmedio= 136,10 μm e o d50= 315,35 μm. Sendo que o dmedio é diferente d50 , logo, a distribuição de frequência da amostra não segue a distribuição normal. 
5 CONCLUSÃO
Após realizada a análise granulométrica da amostra de Itabirito, constatou-se que 80% das partículas são menores que 608,02 μm e que tomando como base o dmedio e d50, a amostra não apresenta distribuição normal. A densidade do minério também foi analisada, resultando no valor de 3,81405 g/cm3. Apesar de a série de peneiras do ensaio 1 não ter sido considerada ideal, o peneiramento foi considerado adequado e constatou-se após a análise dos gráficos que ambos os peneiramentos foram reprodutivos e eficientes.
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
HARTMAN, H.L., MUTMANSKY J. M., Introductory to Mining Engineering. 2ª edição. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. 2002.
LUZ, A.B., SAMPAIO, J. A., FRANÇA, S.C.A., Tratamento de Minérios. 5ª edição. Centro de Tecnologia Mineral/Ministério da Ciência e Tecnologia (CETEM/MCT). Rio de Janeiro. 2010.
SAMPAIO, J.A., FRANÇA, S.C.A., BRAGA, P.F.A. Tratamento de Minérios – Práticas Laboratoriais. Centro de Tecnologia Mineral/Ministério da Ciência e Tecnologia (CETEM/MCT). Rio de Janeiro. 2007.
ANEXOS
TABELAS DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA - GRANULÔMETRO A LASER
Tabela 4 - Resultados da análise granulométrica do ensaio 1 realizado no granulômetro a laser
Tabela 5 - Resultados da análise granulométrica do ensaio 2 realizado no granulômetro a laser