10 Separação Magnética1

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11 - SEPARAÇÃO MAGNÉTICA E ELETROSTÁTICA 
11.1 - MÉTODOS MAGNÉTICOS
Introdução
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 tipo magnetita e hematita de quartzo. Pode-se destacar, neste particular, a aplicação pioneira da separação magnética de alta intensidade a úmido, para o sistema hematita/quartzo, feita pela Companhia Vale do Rio Doce na usina do Cauê no início da década de 70.
Os materiais podem ser classificados em dois grandes grupos de acordo com suas características magnéticas: materiais paramagnéticos e diamagnéticos. Os materiais diamagnéticos são repelidos al longo das linhas de força magnética para o ponto onde a intensidade deste campo é menor. O quartzo é um mineral diamagnético.
Os materiais paramagnéticos, sob a ação de um campo magnético, tendem a se alinhar com as linhas de força sendo atraídas para os pontos de maior intensidade deste campo. Pode-se citar exemplos de minerais paramagnéticos que podem ser concentrados em separadores de alta intensidade: ilmenita, rutilo, wolframita, monazita, siderita, pirrotita, cromita, hematita e vários minerais de manganês.
Deve-se observar que alguns materiais podem Ter o caráter paramagnético muito acentuado. Estes materiais são chamados ferromagnéticos e ferrimagnéticos e se caracterizam por terem uma alta susceptibilidade às forças magnéticas e por reter o magnetismo quando afastados de um campo magnético. A magnetita é um exemplo de mineral ferrimagnético podendo ser concentrada em separadores magnéticos de baixa intensidade.
a – Partícula ferromagnética
b – Partícula Paramagnética
c – Partícula Diamagnética
Figura 11.1 - Comportamento das partículas relativo ao campo e á indução magnética
É comum fazer-se na indústria de separadores magnéticos uma distinção entre separação magnética e concentração magnética. Emprega-se o primeiro termo mais para aquelas aplicações onde se deseja retirar um rejeito magnético e o fluxo não magnético é o produto de interesse. Já o termo concentração magnética tende a ser mais empregado para aquelas aplicações onde o produto útil é constituído pelo fluxo contendo os minerais atraídos pela ação do campo magnético aplicado. Esta distinção não é necessária sob o ponto de vista de princípios do método. Foi citada aqui apenas para evitar possíveis confusões de terminologia.
A separação magnética industrial pode ser realizada em diversos equipamentos separadores de alta e baixa intensidade de campo, a seco ou a úmido. 
Separador magnético Jones 
Caracteriza-se por um campo magnético de alta intensidade criado por eletroimã. O aparelho tem dois níveis, que trabalham de forma simultânea. Há em cada nível uma estrutura circular com movimento rotatório (conforme mostrado na figura) que contêm diversas caixas de trabalho. Estas caixas de trabalho são constituídas por conjuntos de placas, ranhuradas e dispostas de forma paralela, que recebem a polpa de alimentação que é efetuada sob a ação do campo. 
As partículas paramagnéticas (hematita) são atraídas para a superfície das placas ficando presas. O movimento rotatório leva este material a um ponto onde há um fluxo de água descendente atravessando as placas para a retirada de um produto com características intermediárias (médios), ainda sob ação do campo. O próximo ponto alcançado já está fora da ação do campo e um novo jato de água faz a retirada do concentrado.
Figura 11.2 – Representação esquemática do separador magnético Jones
Mais recentemente devem ser destacados outros tipos de separadores magnéticos de média e alta intensidades. Os separadores tipo Ferrous Wheel, que conceitualmente são similares aos separadores tipo Jones, possuem anéis verticais nos quais são colocadas as matrizes magnéticas. O campo magnético destes separadores é obtido com o emprego de imãs permanentes de médio campo. Separadores magnéticos de tambor, com o uso de imãs permanentes de médio-alto campo, construídos a partir de materiais contendo elementos de terras raras também têm ganhado espaço de aplicação em anos recentes principalmente na concentração de minerais de ferro.
Separadores magnéticos de tambor 
Para operação a úmido, são aplicáveis tanto à concentração de minérios fortemente magnéticos quanto à recuperação de magnetita ou ferrosilício em plantas que utilizam meio denso. Podem utilizar magnetos permanentes ou eletromagnetos embora a tendência atual é a de substituição destes últimos por magnetos permanentes em função do desenvolvimento de novos materiais.
Para atender a diferentes aplicações, os separadores de tambor a úmido são divididos em três tipos: concorrente, contra-rotação e contracorrente. Basicamente a maior diferenciação entre esses tipos está no desenho do tanque e na direção do fluxo de alimentação em relação à rotação do tambor.
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Figura 11.3 – Separador magnético de tambor
São disponíveis em tamanhos com diâmetros de 30, 36 e 48 polegadas e com larguras de até 120 polegadas. 
Arranjos com dois ou mais tambores em estágios consecutivos podem ser considerados na elaboração de um projeto.
Os separadores magnéticos tipo carrossel, de alta intensidade, trabalham de forma contínua, via úmida para separação de materiais paramagnéticos. As principais variáveis de operação são:
Utilização do tipo de matrizes que mais se adapte ao processo;
Intensidade do campo eletromagnético;
Velocidade de rotação do carrossel;
Pressão e vazão dos “sprays” de lavagem e Vazão;
Posição dos “sprays” no carrossel;
Posição dos divisores para os produtos magnéticos, mistos e não-magnéticos;
Posição do ponto de alimentação.
 
Figura 11.4 - Separador magnético tipo carrosel.
Separador de Correias
O separador, conforme ilustrado na figura, consiste essencialmente de um transportador de correia plana (correia principal) que passa entre os pólos paralelos dos eletroímãs e outro transportador de correia plana perpendicular à principal (correia secundária). A correia secundária passa sobre a superfície do pólo superior com área menor em relação a do pólo inferior, proporcionando a convergência do campo. Entre as duas superfícies existe um “vão” ou gap separando as duas correias por uma distância da ordem de 10 mm na região de maior intensidade de campo e por onde passa o material. O equipamento, que opera a seco com intensidade de campo de até 1 T, apresenta um índice elevado de seletividade e a sua faixa granulométrica de aplicação está compreendida entre 1,65 mm a 104 µm.
Os minerais a serem separados são introduzidos sob a forma de uma camada fina sobre a correia principal, os magnéticos são suspensos e retidos na correia secundária que se desloca transversalmente à principal, transportando-os para uma região ausente de campo, seguida da deposição nas caixas coletoras. O material não magnético permanece na correia principal, sendo depositado na caixa coletora situada na extremidade da correia.
É comum nos modelos industriais a presença de dois ou mais pares de pólos em série, entre os quais passa a correia principal de uma extremidade a outra do separador. Tais equipamentos permitem a operação com diferentes intensidades de campo ao longo da correia principal, cujo valor de intensidade cresce desde a alimentação até o terminal da correia. Como conseqüência permite-se a separação seletiva de materiais, com diferentes susceptibilidades, em um mesmo separador. Os principais parâmetros operacionais do separador são:
Velocidade das correias, o “vão” entre os pólos e a taxa de alimentação;
O fluxo magnético, que aumenta no sentido da alimentação à extremidade oposta do separador. 
Figura 11.5 – Separador de Correias
Aplicações da separação magnética
A separação magnética encontra na prática dois grandes grupos de aplicações:a remoção de grandes peças de ferro ou sucatas fortemente magnéticas em sistemas de proteção e a concentração e purificação de sistemas minerais.
A extração de peças grandes de ferro é importante na proteção de equipamentos como britadores, moinhos e em alguns casos transportadores de correia. Na diminuição dos riscos de incêndio causados por fagulhas no beneficiamento de carvão a seco, a extração de tais peças é quase imperativa.
Na prática, os extratores de sucata são aplicáveis apenas em correias que transportam material relativamente fino (abaixo de 3 ou 2 polegadas). Quando se deseja proteger circuitos que transportam materiais mais granulados, não só com relação a sucatas ferrosas, mas também contra a presença de outras peças metálicas, utilizam-se, mais comumente DETENTORES DE METAL.
 O sinal gerado pelo detentor de metal faz parar o sistema permitindo a retirada manual do material inconveniente. 
São aplicáveis também em fluxos grandes, onde por velocidade elevada, ou pela altura da camada de material sobre a correia a utilização de extrator é ineficiente. 
No campo da separação magnética das misturas de minerais, as mais importantes aplicações são aquelas nas quais um mineral de ferro está presente em qualquer de suas formas. Citam-se como exemplo a separação de magnetitas de quartzo, feldspato, hornblenda, granada e apatita: hematita e limonita de sílica; siderita de minerais de ganga, ganga carbonática e silicosa; pirita de blenda; pirrotita de blenda, de quartzo e de silicatos básicos. 
Deve-se também ressaltar que a maioria das aplicações dos métodos magnéticos no Brasil se concentram nas áreas de minérios de ferro e de fosfatos. Como método de concentração é possivelmente o segundo de maior aplicação no país. No mundo, a principal aplicação dos métodos magnéticos é na recuperação de meios densos na preparação de carvões e na concentração de minérios de ferro magnéticos.
11.2 - MÉTODOS ELÉTRICOS
A separação elestrostática é baseada na diferença de comportamento de materiais sob a ação de um campo elétrico por exemplo, ou seja, materiais que deixam escoar rapidamente a carga recebida (condutores) e materiais que necessitam um tempo maior para o escoamento (não condutores). A exploração desta propriedade parece ser, em principio, bastante interessante mas a prática tem demonstrado que o método é bastante limitado. A utilização mais intensiva tem sido no processamento de areias contendo minerais pesados. As duas maiores restrições ao uso da separação eletrostática são: 
A operação têm que ser a seco
A capacidade torna-se muito baixa para materiais mais finos.
Os primeiros processos eram realmente eletrostáticos sendo utilizados campos elétricos quase sem nenhum fluxo de corrente. A separação em altas voltagens trouxe mudanças principalmente no que diz respeito às descargas elétricas, fluxo de elétrons e ionização de gases. A figura mostra de forma esquemática o funcionamento de um separador de tambor.
A alimentação é feita na região superior do tambor, que é feito de um material condutor (aço, por exemplo), que está aterrado e que dispõe de um movimento rotativo. Um eletrodo composto por um tubo de cobre e um fio de pequeno diâmetro, posicionado ã frente do tubo, estendem-se ao longo do tambor. 
O eletrodo é submetido a uma alta diferença de potencial e sua ação sobre as partículas não condutoras causa a atração e a “colagem” destas partículas na superfície do tambor. As partículas condutoras seguem o movimento do tambor até que sejam descarregadas. A tabela mostra comportamentos típicos de minerais nos separadores eletrostáticos de alta votagem de tambor. 
	Minerais que se prendem ao tambor (NC)
	Minerais que não se prendem ao tambor (C) 
	Apatita
	Cassiterita
	Barita
	Cromita
	Calcita
	Galena
	Cianita
	Goethita
	Córidon
	Ouro
	Garnierita
	Hematita
	Gibsita
	Estibinita
	Gipsita
	Ilmenita
	Monazita
	Magnetita
	Quartzo
	Pirita
	Scheelita
	Rutilo
	Sillimanita
	Esfalerita
	Turmalina
	Tantalita
	Zircão
	Wolframita
Tabela 11.1 - Comportamento típico de minerais no separador eletrostático
Figura 11.6 – Representação esquemática de separador eletrostático
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