Hidrociclones na Mineração

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ESTER SOUZA FERREIRA 
PEDRO HENRIQUE DUARTE NEVES
PEDRO HENRIQUE GUIMARÃES SOUZA
VITÓRIA MICHELY ALVES DA SILVA
HIDROCICLONES 
ARAXÁ-MG
2018
ESTER SOUZA FERREIRA 
PEDRO HENRIQUE DUARTE NEVES
PEDRO HENRIQUE GUIMARÃES SOUZA
VITÓRIA MICHELY ALVES DA SILVA
HIDROCICLONES 
Relatório apresentado à disciplina Beneficiamento de Minério do curso Operação de Mina e Tratamento de Minério.
Instrutor: Cristyan Ribeiro
ARAXÁ-MG
2018
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Hidrociclone	7
Figura 2 - Componente do Hidrociclone.	9
Figura 3 - Estrangulamento do Apex	11
OBJETIVO
Mostrar as utilizações dos hidrociclones, suas variações explicando sua função dentro de um laboratório de mineração.
RESUMO
O hidrociclone: é um equipamento amplamente utilizado em indústrias minero-metalúrgicas na classificação mineral. A exigência de um maior conhecimento da eficiência tecnológica da classificação por ciclones e a escassez de pesquisas sobre o assunto, impulsionaram a realização desse trabalho que investigou, avaliou e caracterizou a operação unitária de classificação utilizando os hidrociclones das diversas etapas do processo de concentração do minério de ferro. Essas etapas visam a produção de um pellet feed dentro das especificações granulométrica e químicas exigidas pelos processos subsequentes, quais sejam, transporte via mineroduto, filtragem e pelotização. Para tal foram coletadas amostras nos pontos de alimentação, underflow e overflow dos ciclones primário, raspador, limpador, deslamador e secundário dos Concentradores I e II da Samarco. 
INTRODUÇÃO
Hidrociclone (Ciclone) é um equipamento muito utilizado por mineradoras para separar sólidos de líquidos através de força centrífuga. Seu funcionamento se deve à alimentação tangencial na parte cilíndrica do mesmo. Com isso forma-se um movimento em espiral descendente, arrastando as partículas maiores e mais pesadas para saída inferior do equipamento denominada underflow. Já as partículas menores e menos densas são arrastadas para o centro do equipamento, onde forma-se um movimento em espiral ascendente e estas saem por um orifício denominado overflow. As vazões do underflow e overflow são obtidas pelo diâmetro dos mesmos e pela pressão em que o equipamento é submetido para operar. Todo hidrociclone opera em conjunto com uma bomba centrífuga que é responsável por manter essa "pressão de trabalho" do mesmo.
Figura 1 - Hidrociclone
DESENVOLVIMENTO
Hidrociclones são os equipamentos mais empregados na operação de classificação para fechamento de circuito de moagem, onde o underflow do hidrociclone retorna ao moinho. Dentre as outras aplicações temos:
Espessamento
Deslamagem - elimina as partículas mais finas. Isto é normalmente necessário para os processos de separação magnética a úmido, filtração, etc.;
Classificação seletiva - frequentemente utilizado no fechamento de circuito de moagem onde o underflow do hidrociclone retorna ao moinho;
Pré-concentração - utilizando hidrociclones de fundo chato, pode-se realizar concentração por gravidade onde os minerais mais densos são descartados pelo underflow.
Vantagens e desvantagens dos hidrociclones
Vantagens
Apresentam capacidade elevada em relação ao seu volume e área ocupada.
Controle operacional relativamente simples.
Apresentam pequeno custo de investimento.
Elevada disponibilidade, pois tem sempre unidades em stand-by devido ao baixo preço e pequeno espaço ocupado.
Desvantagens
Quando há variações nas condições de alimentação, o controle da não passagem de grosso para o overflow fica mais difícil, pois pode ocorrer sobrecarga no ápex e as partículas serem rejeitadas.
Não apresentam efeito regulador para minimizar oscilações operacionais de curto período na alimentação devido ao seu pequeno volume.
Descrição e características do hidrociclone
È constituído essencialmente de uma peça cilíndrica, cujo diâmetro interno define o diâmetro do hidrociclone, associada a uma seção cônica. Ele possui ainda um bocal de admissão de alimentação (injetor de polpa). Existem ainda dois orifícios para saída de polpa: o vortex e o apex.
O vortex situa-se no topo da parte cilíndrica e recebe um tubo denominado vortex finder, cuja função é conduzir as partículas finas ao overflow. Este tem o seu eixo coincidente com o eixo do ciclone e se estende até abaixo da entrada da alimentação para minimizar o fluxo de partículas grosseiras, não classificadas para o overflow.
O apex situa-se na extremidade da parte cônica e tem a função de descarregar a fração grosseira da alimentação.
Figura 2 - Componente do Hidrociclone.
Princípio de funcionamento dos hidrociclones
A polpa é injetada sobre pressão e penetra tangencialmente na parte cilíndrica. Cria-se então um fluxo descendente em espiral ao longo das paredes internas do ciclone e um vórtice de baixa pressão ascendente na região central, que aspira o ar pelo apex e gera um fluxo de polpa que se descarrega pelo vortex.
As forças atuantes no hidrociclone são a força centrífuga e uma força de arraste gerada pelo fluxo de polpa que se dirige ao overflow. A força centrífuga atua radialmente, tendendo lançar partículas contra as paredes dos ciclones.
Para partículas mais grosseiras, (possuindo massas maiores, consequentemente gerando maiores forças centrífugas),a força centrífuga supera a força de arraste, Essas partículas são então impelidas em direção as paredes do ciclone, entrando no fluxo descendente e descarregando através do ápex.
As partículas finas, sofrendo menos o efeito da força centrifugam em função de sua pequena massa, serão arrastadas para o vórtice central ascendente e descarregadas pelo vortex.
Variáveis de projeto (geométricas)
Diâmetro do ciclone;
Diâmetro do vortex;
Diâmetro do Apex;
Área e forma do orifício de entrada;
Altura da seção cilíndrica;
Ângulo do cone.
Avaliação do desempenho dos ciclones
Capacidade (vazão)-é definida como a vazão da polpa que atravessa cada hidrociclone e depende das variáveis de processo e de projeto, dentre essas se destacam a capacidade dos ciclones, o seu diâmetro e a pressão de admissão.
Corte do ciclone-é definido como o tamanho de uma determinada classe de partículas onde 95% em peso dessa classe se apresentam no underflow. Esse tamanho é denominado de d95.
Eficiência do ciclone - existe certa ineficiência de separação, resultado da presença de partículas grosseiras no overflow e das partículas finas no underflow.
Fatores podem influenciar no projeto e na operação de sistemas de separação sólido líquido:
Distribuição granulométrica do sólido;
Forma da partícula;
Características de superfície do sólido;
Porcentagem de sólidos na polpa;
Viscosidade do líquido e temperatura da polpa.
Estrangulamento do Apex 
Inserções dentro do orifício do Apex.
Dispositivo de regulagem mediante ar comprimido.
Apex de borracha apertável por braçadeira.
Figura 3 - Estrangulamento do Apex
CONCLUSÃO 
Hidrociclone (Ciclone) é um equipamento muito utilizado por mineradoras para separar sólidos de líquidos através de força centrífuga. Seu funcionamento se deve à alimentação tangencial na parte cilíndrica do mesmo. Com isso forma-se um movimento em espiral descendente, arrastando as partículas maiores e mais pesadas para saída inferior do equipamento denominada underflow. Já as partículas menores e menos densas são arrastadas para o centro do equipamento, onde forma-se um movimento em espiral ascendente e estas saem por um orifício denominados overflow.
Conclui-se que o hidrociclone é uma peça fundamental na mineração, pois tem uma importância indiscutível em relação ao mesmo, ante de tudo deve-se saber que esse equipamento tem como função a classificação do material retirado desde sua prospecção ate seu beneficiamento ou a extração do útil do que não irá ser utilizado no processo. Diante de todo esse processo esse equipamento exige do operador o conhecimento mútuo para que seja executado com credibilidade, desdeseu funcionamento ate mesmo em sua manutenção deve haver certos cuidados para que tudo esteja da maneira mais correta.
Certamente esse processo em que essa maquina seja utilizado, existem vantagens e desvantagens na qual cada um sirva ou segue um anexo de orientação para que não haja nenhuma perda do material e que ao longo do circuito possa garantir todo processo e a retirada do material em um estado que esteja em ótimas condições.
 Tem como vantagens apresentam capacidade elevada em relação ao seu volume e área ocupada, controle operacional relativamente simples, apresenta pequeno custo de investimento, elevada disponibilidade, pois tem sempre unidades em stand-by devido ao baixo preço e pequeno espaço ocupado.
 E tem como desvantagens quando há variações nas condições de alimentação, o controle da não passagem de grosso para o overflow fica mais difícil, pois pode ocorrer sobrecarga no ápex e as partículas serem rejeitadas, não apresentam efeito regulador para minimizar oscilações operacionais de curto período na alimentação devido ao seu pequeno volume.
Cabe-se então que o hc deve ser vista como uma chave pra todo o processo em que o material ou o minério se encontra seguindo todos os processos corretamente e as instruções necessárias desde do conhecimento aprofundado do área tudo deve sair com total sucesso.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Disponível em > https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrociclone < acesso em 7 de maio de 2018.
Disponível em > www.scielo.br/scielo.php?pid=S1413-41522015000200297&script=sci...tlng... < acesso em 7 de maio de 2018.
Disponível em > https://www.infoescola.com/economia/mineracao < acesso em 7 de maio de 2018.
Disponível em > https://tecnicoemineracao.com.br/o-que-e-mineracao < acesso em 7 de maio de 2018.