metodos de concetracao

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Métodos de Concentração
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Introdução
A concentração é a etapa em que ocorre a separação por espécie
Usualmente essa propriedade é chamada diferenciadora
Exemplo: cor, brilho susceptibilidade magnética, condução de carga e propriedades de superfície
Métodos de Concentração
Métodos densitários ou gravimétricos, métodos elétricos, flotação, métodos magnéticos...
*
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Métodos Densitários
São métodos em que a propriedade diferenciadora é a densidade 
A separação em meio denso utiliza um fluido de densidade intermediária
Espécies mais densas que o fluido afundam e as mais leves flutuam
Os líquidos orgânicos apresentam, como principais desvantagens
Decomposição química, índice de toxidez, ação corrosiva e de elevado custo
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Principais Líquidos Orgânicos
As soluções inorgânicas com densidade equivalente à do bromofórmio
LST Heterotungstato de Lítio e Sódio – 3Li3NaWO4.9WO3.H2O
SPT Metatungstato de Sódio – 3 NaWO4.9WO3.H2O
Custo mais elevado, essas soluções são facilmente recuperáveis com um nível de toxidade inferior dos líquidos orgânicos.
A separação estática é realizada em nível industrial por equipamentos onde a principal força atuante é a gravidade
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
A separação dinâmica que utiliza a centrifugação podem operar em limites de granulometria inferiores à separação estática, até a ordem de 0,5 mm
Os equipamentos utilizados DWP (Dyna Whirlpool Separador) e o ciclone em meio denso
O DWP é utilizado no tratamento do carvão, diamantes, feldspatos, minério de estanho, chumbo, zinco e manganês. Operando na faixa granulométrica de 0,5 – 30 mm.
Consiste de um cilindro que trabalha inclinado
O meio denso é introduzido na entrada inferior, para criar um vortex ao longo do cilindro.
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador DWP (Dyna Whirlpool Separador)
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Este meio denso deixa o cilindro através de duas aberturas: a abertura de saída tangencia superior e o tubo de saída inferior.
As partículas menos densas passam através do vortex sem ter contato com as paredes do cilindro
As partículas mais densas penetram através do meio denso, indo se posicionar na parede do cilindro
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Cone Separador
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Os ciclones de meio denso
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Flotação 
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Flotação 
A flotação é um processo de separação, aplicado a partículas sólidas
O método trata mistura heterogêneas de partículas suspensas em fases aquosa (polpas)
A concentração de minerais requer as seguintes condições:
Liberação dos grãos dos diferentes minerais sendo obtidas através das operações de fragmentação (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separação por tamanho
A separabilidade dinâmica está diretamente ligados aos equipamentos
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
As maquinas de flotação possuem mecanismo capaz de manter as partículas em suspensão e de possibilitar a aeração da polpa
Processo de flotação pode apresentar diferentes graus de hidrofobicidade “molhabilidade” pela água
Particulas hidrofóbicas são menos ávidas por água o oposto é hidrofilicidade
No sistema de flotação , a fase líquida é sempre a água “polar” e a fase gasosa é quase sempre o ar
Uma substância hidrofóbica, é essencialmente apolar
Uma substância hidrofílica é aquela cujo a superfície é polar
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Os minerais encontrados na natureza, poucos são hidrofóbicos
Grafita C; molibdenita MoS2; talco Mg3Si4O10(OH)2; pirofilita Al2Si4O10(OH)2.
A separação entre partículas naturalmente hidrofóbicas e partículas naturalmente hidrofílicas é possível, fazendo se passar o fluxo de ar através de uma suspensão contendo as duas espécies.
As partículas hidrofóbicas seriam carregadas pelo ar e as hidrofílicas permaneceriam na água
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Em geral passagem do fluxo de ar não é suficiente para carrear as partículas hidrofóbicas, sendo necessário a formação de espuma “reagente espumante”
Abaixa a tensão superficial na interface liquído/ar
O limite inferior de faixa granulométrica esta relacionado com o conceito de lama
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Princípios de propriedades das interfaces
Uma fase pode ser definida como porção homogênea, composição química é uniforme e as propriedades físicas e mecânicas são as mesmas
Três estados da matéria sólido, líquido e gasoso
Temos cinco interfase: sólido/sólido; sólido/líquido; líquido/líquido; sólido/gás; líquido/gás.
Uma fase sólido/sólido uma partícula de mineral recoberta por lama de outra espécie, através de atração eletrostática, recobrimento por lama, importante para a flotação
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Uma partícula mineral imersa em meio aquoso caracteriza uma interface sólido/l´quido
Uma bolha de gás aderida a uma partícula de mineral sólido/gás
Alguns reagentes de flotação são imiscíveis na água, caracterizando uma interface líquido/líquido
Para facilitar o acesso desse reagentes às interfaces sólidos/líquidos e líquidos/gás, é necessário emulsificar
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Um tipo de ligação secundária em flotação é a ligação de ponte de hidrogênio
O hidrogênio se ioniza, ficando desprovido de nuvem eletrônica
As pontes de hidrogênio são responsáveis pelo alto grau de estruturação da água no estado líquido
Ligações de van der Waals são do tipo de secundário, causados pela natureza polar flutuante
No campo do tratamento de minérios
Propiciam interações moleculares entre radicais de hidrocarboneto de surfatantes
Na ausência de repulsão eletrostática causam a agregação de partículas finas, mecanismo de coagulação
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Surfatante – substância que concentra as partículas de óleo ou gordura em micelas coloidais, que se mantêm dispersas na água
Coagulação – fenômeno físico-químico de precipitação, pela ação de agentes químicos
Outros tipos de ligação
Íon/dipolo
Dipolo/dipolo
Íon/dipolo induzido
Dipolo/dipolo induzido
Dipolo induzido/dipolo induzido
Interações entre íons ou moléculas polares e das superfícies dos minerais carregados
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Os modelos empíricos e medidas experimentais para a observação de interfaciais
Adsorção – significa concentração na interfase, é a quantidade de massa/área
Classificação em física e química (fisissorção e quimissorção)
Interações envolvendo ligações de van der Waals entre adsorvato (aquele que se adsorve) e adsorvente (aquele sobre o qual ocorre a adsorção) físicas
A quimissorção se caracteriza por ligações: iônicas, covalente e ponte de hidrogênio
A quimissorção se restringe a monocamadas
A fisissorção pode apresentar por multicamadas
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Outra grandeza interfacial é a tensão superficial
A tensão superficial de uma solução é afetado pela concentração do soluto
A presença de sais e bases (exceção hidróxido de amônio) eleva a tenção superficial da agua
A maioria dos surfatantes –alcoóis, carboxilatos, sulfatos, sulfonatos, aminas e sais quaternários de amônio, reduz a tensão 
A terceira grandeza interfacial é uma propriedade elétrica conhecida como potencial zeta
Dupla camada elétrica –
DCE 
Considerando-se que a carga elétrica dos sólidos suspensos numa polpa aquosa atrai uma atmosfera de íons de carga oposta
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Métodos Magnéticos
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Métodos Magnéticos
A separação magnética utiliza como propriedade diferenciadora o comportamento das partículas minerais sob a ação de um campo magnético
Os separadores magnéticos têm sido utilizados em separações minerais do tipo magnetita e hematita de quartzo
Os materiais podem ser classificados em dois grandes grupos, de acordo com sua característica magnética 
Materiais paramagnéticos e diamagnéticos
Os materiais diamagnéticos são repelidos, ao longo das linhas de força magnética, para o ponto onde a intensidade deste campo é menor
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Sob a ação de um campo magnético, os materiais paramagnéticos tendem a se alinhar, com as linhas de força sendo atraídas para os pontos de maior intensidade deste campo
Alguns materiais tem o caráter paramagnético muito acentuado.
Ilmenita FeTiO2, rutilio TiO2, monazita 
Esses materiais são ferromagnéticos e ferrimagnéticos e se caracterizam por ter alta susceptibilidade às forças magnéticas e por reter o magnetismo quando afastado de um campo magnético
Magnetita Fe3O4 mineral ferrimagnético
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Uma das formas de separação magnética pode ser realizada por separadores de alta e baixa intensidade de campo
O separador magnético caracteriza-se por um campo magnético de alta intensidade criado por eletroimã
As caixas de trabalho são constituídas por um conjunto de placas de forma paralela, que recebem a polpa de alimentação
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
As partículas paramagnéticas são atraídas para a superfície da placa, ficando presas
O movimento rotatório leva esse material a um ponto onde há um fluxo de água descente atravessando as placas a retirada de um produto com característica intermediaria
O próximo ponto já fora da ação do campo e um novo jato de água faz a retirada do concentrado
Na indústria de separadores magnéticos 
Separação magnética = retirar rejeitos magnéticos e em que o fluxo não magnético é o produto de interesse
Concentração magnética = o produto útil é constituído pelo fluxo contendo os minerais atraídos pela ação do campo magnético
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador Magnético a Úmido de Alta Intensidade
O desenvolvimento da separação magnética tornou grandes dimensões com o advento das matrizes ferromagnéticas – eficiência da separação nas faixas granulométricas finas.
Para minerais ferromagnéticos – sérias limitações.
 Remoção das partículas magnéticas captadas pela matriz – alta susceptibilidade magnética dos minerais; pressões de 40 a 50 psi na água de lavagem.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador Magnético tipo Carrossel
O equipamento consta de um anel rotativo, chamado de carrossel, que atravessa um campo magnético no qual são instaladas as matrizes. A alimentação é feita de modo que a polpa atravesse uma região com campo de alta intensidade.
A fração magnética é captada pela matriz, ou retardada o suficiente para ser carregada pelo movimento do anel rotativo a uma região de campo com uma baixa intensidade.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador Magnético tipo Carrossel
As partículas magnéticas remanescentes na matriz são descarregadas por meio de um jato d’água, tornando possível a coleta da fração magnética num determinado ponto da calha coletora.
A separação é obtida com seletividade, visto que facilmente se controlam as variáveis operacionais: intensidade de campo, elemento de conversão de fluxo, taxa de alimentação, percentagem de sólidos na polpa, velocidade do anel rotativo e descarga das partículas magnéticas.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador de Correias Cruzadas
O separador, consiste de um transportador de correia plana (correia principal), que passa entre os polos paralelos de dois eletroímãs, e outro transportador de correia plana perpendicular `a principal (correia secundária). 
A correia secundária passa sobre a superfície do polo superior, com a área menor em relação a do polo inferior, proporcionando a convergência do campo.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador de Correias Cruzadas
Entre as duas superfícies existe um vão “gap” separando as duas correias por uma distância da ordem de 10 mm na região de maior intensidade de campo.
O equipamento que opera a seco com intensidade de campo até 1T, possui um índice elevado de seletividade na faixa granulométrica 1,65 mm a 104 μm. 
Os minerais são introduzidos sob a forma de uma camada fina.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador de Correias Cruzadas
Os magnéticos são suspensos e retidos na correia secundária – deslocando transversalmente `a principal – transportado para uma região ausente do campo, seguido da deposição nas caixas coletoras.
O material não magnético permanece na correia principal.
Nos modelos industriais existem dois ou mais pares de polos em série.
Os principais parâmetros operacionais do separador são:
I – Velocidade das correias, o vão entre os polos e a taxa de alimentação;
II – O fluxo magnético, aumenta no sentido da alimentação `a extremidade oposta do separador.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador de Rolo Induzido
A fração magnética é separada durante a passagem do minério, através de campos magnéticos com intensidade de até 1,8 T produzido nos rotores localizados entre os polos de eletroímãs. O vão pode ser ajustado para qualquer posição – granulometria fina.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separador de Rolo Induzido
Separadores de rolo induzido são usados na remoção de impurezas ferruginosas contidos nos concentrados de sílica, feldspato, barita... 
Como etapas de concentração, são usadas nos circuitos de beneficiamento de minerais paramagnéticos: monozita, cromita, granada...
Considerações Finais
Elaboração detalhada das variáveis operacionais para o processo de separação magnética – estão ligados ao tipo de separador ou ao próprio método de separação.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Intensidade de Campo Magnético
A separação magnética revela sua aplicação, em escala contínua.
Só foi possível quando se produziu um campo magnético – para o qual fluem as partículas com mais susceptibilidade magnética.
 O controle da intensidade do campo permite a separação seletiva das partículas com diferentes valores na susceptibilidade magnética.
 Baixa intensidade de campo, minerais de elevada susceptibilidade.
 Alta intensidade de campo, minerais de baixa susceptibilidade.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Intensidade de Campo Magnético
O controle da intensidade é feito com eletroímãs , corrente elétrica.
 Para alguns separadores – varia o campo campo com ajuste prévio da distância entre os polos. 
 Os equipamentos com ímãs permanentes não dispõem de mecanismo que flexibilizam a variação da intensidade do campo.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Alimentação
Controle da velocidade de passagem das partículas minerais – campo magnético – formas de se melhorar a seletividade da separação. 
 Separação a seco o leito das partículas que atravessa o campo não seja espesso. 
Partículas magnéticas situadas na camada inferior do leito arrastarão
aquelas não magnéticas, situadas na camada superior, contaminando o concentrado.
Os separadores de correias cruzadas 
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Alimentação
Os separadores de correias cruzadas com leito constituído por uma única camada - tal procedimento diminui substancialmente a produção, contudo aumenta a seletividade.
 Excesso de alimentação acarreta a formação de oclusões de minerais não magnéticos dentro dos flocos magnéticos – prejudicando a separação a seco – com material fino e de elevada susceptibilidade. 
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Alimentação
Contaminação não só de formação de flocos – como formação de cadeias instantâneas de partículas magnetizadas que arrastam as não magnéticas.
Nos separadores `a úmido não há grande velocidade das partículas na direção da maior intensidade do campo devido a resistência oferecida pela água.
Além do controle da alimentação, é usado o recurso de reversão na polaridade para minimizar o efeito de adesão.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Aplicação Prática
Remoção de impurezas magnéticas de concentrado de cassiterita – cromita.
Remoção da magnetita do amianto e dos minérios fosfatados.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Métodos Elétricos
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separação Eletrostática
A separação eletrostática é um processo de concentração de minérios nas diferenças de algumas propriedades dos minerais.
 Condutibilidade elétrica, susceptibilidade em adquirir cargas elétricas superficiais, forma geométrica, densidade.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
Para separação é necessário:
Carga elétrica superficial das partículas ou polarização induzida, que lhes permitam sofrer a influencia do campo elétrico
Um campo elétrico de intensidade para desviar uma partícula eletricamente carregada, quando em movimento na região do campo
A separação eletrostática está condicionada, ao mecanismo do sistema que produz as cargas superficiais nos diversos minerais – granulometria de liberação, para proporcionar uma partícula com massa suficiente para que haja uma atração efetiva por parte do campo elétrico aplicado.
*
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Eletrização de Partículas Minerais
As espécies mineralógicas devem responder ao carregamento superficial de cargas como ao campo elétrico aplicado a elas, `a sua natureza e composição química. 
 Para separação dos minerais – individualizado – favorece a eletrização seletiva.
Limite inferior da granulometria de liberação
Em tais condições deve haver quantidade mínima de massa – suficiente para atração efetiva por parte da força elétrica aplicada.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Eletrização por contato ou atrito
Minerais com naturezas diferentes são postas em contato e separadas posteriormente – observou que o âmbar atritado tinha o poder de atrair pequenas partículas de minerais.
Bons resultados por pequena área de contato entre as partículas – cuidados especiais devem ser tomados com as superfícies das mesmas, devem estar limpas e secas.
Para materiais com baixa condutividade elétrica, pode-se atingir uma densidade elevada de carga superficial – favorece a separação.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Eletrização por contato ou atrito
A transferência de cargas através de interface nos pontos de contato entre os materiais que, sob condições rígidas de controle, permitem prever a polaridade da eletrização.
 A carga residual de cada material depois de interrompido o contato entre eles.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Eletrização por indução
As partículas minerais, em contato com uma superfície condutora e aterrada, submetidas a um campo elétrico, a indução de uma carga superficial.
 Tal carga depende da intensidade do campo e da natureza das partículas, não existem condutores e dielétricos perfeitos.
 Por meio da indução, tanto o material condutor quanto o dielétrico adquirem cargas elétricas; no entanto os primeiros possuem uma superfície equipotencial.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Eletrização por indução
As partículas dielétricas submetidas à indução torna-se polarizadas devido a transferência de cargas.
 As partículas condutoras deixam fluir suas cargas por meio da superfície aterrada.
Eletrização por bombardeamento iônico
 Os gases, nas CNTP não conduzem a corrente elétrica – comportando-se como dielétricos.
Se submetidas a um potencial elevado – ocorre uma iônica e, a condução da corrente elétrica.
 Eletrodo fabricado com fio de tungstênio 0,25 mm.
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separadores Eletrodinâmicos
Tambor rotativo e aterrado
 A mistura constituída de minerais com diferentes susceptibilidades à eletrização superficial é alimentada em:
*
fisico.quimica.minas@gmail.com senha: ulbra2010-2
*
*
Separadores de Placas Condutoras
Composto por duas placas, uma carregada negativamente e outra positivamente com elevado gradiente.