Aulas.1.2.CMTM

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Caracterização Mineralógica e Tecnológia de Minérios
Provas:
1ª - 25/08 – 30 pontos – 5 pontos de de lista
2ª - 06/10 – 30 pontos - 5 pontos de lista
Prova final – 17/11 - 25 pontos – 5 pontos de lista
Trabalhos 15 pontos
Max de faltas: 18
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Conceitos fundamentais
Definições segundo o DNPM
Rocha: Todo material que compõe a crosta terrestre, exceto água e gelo, podendo ser formada por um único mineral ou por um agrupamento de minerais.
	Obs: Na prática não são encontradas 
 rochas compostas somente uma 
 espécie mineral
Fonte: Dicionário de Mineralogia - Pércio de Moraes Branco
Minério: É um mineral ou uma associação de minerais (rocha) que pode ser explorado economicamente.
um mineral pode, durante uma certa época, e em função de circunstâncias culturais, tornar-se um minério, podendo em seguida, desde que substituído por outros produtos naturais ou sintéticos, perder a sua importância econômica e voltar a ser um simples mineral.
Conceitos fundamentais
Mineral minério: Um mineral que pode ser explorado economicamente passa a ser denominado de  mineral minério e, a atividade referente à sua extração, chamamos mineração.
Os minerais possuem uma grande variedades de propriedades (cor, dureza, brilho, índice de refração, transparência, clivagem, peso específico, etc), das quais ao menos uma delas serve para distingui-lo de todos os demais.
Ex: Hematita: Principal mineral-minério de ferro  (70% de Fe).
Ganga ou rejeito: Minerais minério sem valor financeiro
Significa que a ganga não contém o mineral minério de interesse ? 
Conceitos fundamentais
Rejeito
Mineral-minério
Isomorfismo (Mg, Fe)2SiO4, átomos Mg e Fe variam em diferentes olivinas 
Polimorfismo: diamante e grafita – C
Calcita Aragonita
Conceitos fundamentais
(CaCO3) Romboédrico
( CaCO3)(Ortorrômbico)
(Mg2SiO4) Forsterita (Ortorrômbico)
(Fe2SiO4) Faialita (Ortorrômbico)
Minério de
Mineral Minério
Ganga
Fostato
Apatita
Dolomita
Ferro
hematita
quartzo
Zinco oxidado
Willemita e calamina
Dolomita, quartzo
Zinco e chumbo Sulfetado
Esfarelita e galena
dolomita
Estanho
cassiterita
quartzo
Ouro sulfetado
ouro
quartzo
Conceitos fundamentais
Introdução 
Objetivos: Estudar detalhadamente uma tipologia nova de minério com caracteristicas ainda desconhecidas, visando determinar-se as aptidões e dificuldades desse minério.
De posse dessas informações
Sugerir um processo de beneficiamento e consequentemente gerar produtos que atendam as especificações de mercado (granulometria, densidade, teores de metais valiosos, etc
Principais aplicações:
 Estudar nova tipologia de minério, ainda não estudado detalhadamente, de modo que esta seja a primeira etapa de desenvolvimento de um processo, para o minério específico
Estudar nova tipologia, mas quando já existe um processo, ou mesmo uma usina de beneficiamento, de modo a adequar a planta a essa nova tipologia.
Estudar tipologias com desempenho diferente, frente a um mesmo processo, já existente
Introdução 
A caracterização de minerais e rochas industriais, minérios e materiais sintéticos não metálicos tem uma mesma abordagem metodológica.
Um mesmo método instrumental ou de imagem, por melhor e mais completo que seja, deixa resultados duvidosos ou ambíguos.
Assim, usa-se métodos e técnicas diferentes, gerando dados parcialmente redundantes.
Espera-se que estes dados mostrem convergência, levando a conclusões confiantes 
Introdução 
Principais objetivos:
Caracterizar nova tipologia de minério
Caracterizar minério já conhecido
Caracterização de rejeito – traçar possivel rota de reaproveitamento
Aplicações:
Caracterizar uma nova tipologia - 1ª Etapa no desenvolvimento de um projeto.
Caracterizar uma nova tipologia – Processo já definido e instalado
	
Introdução 
Importância: 
Conhecer a assembléia mineralógica de uma determinada amostra mineral 
  minerais de interesse e de ganga
Determinar distribuição de tamanhos de partículas 
Determinar as propriedades físicas e químicas
Distribuição dos elementos de interesse (An. Quim.)
Fornecer informações para o dimensionamento da rota de processo da usina.
Métodos instrumentais
CMTM
FRX
DRX
MEV
Introdução 
MO: 
Composição de fases
Morfologia	
Dimensão dos grãos (visível à lupa)
Análise de sistemas particulados:
Granulometria
Área superficial (BET)
Análise térmica
TGA
DRX
Determinação dos minerais presentes na amostra ( não detectável < 5%) 
Principais Técnicas
MEV – 3 informações microestruturais 
Imagem : contrastes, morfologia das partículas
Microanálise: Composição química (EDS< WDS) 
EBSD (Difração de Feixe de Elétrons Retroespalhados): Estrutura cristalográfica
R$$$$
Análise Química
Via úmida
FRX
AAS
ICP-OES
Principais Técnicas
1. Exame macroscópico físico:
Visual sensorial 
Dureza
Traço 
Lupa estereoscópica
Massa específica
Análises Preliminares
2. Análises preliminares:
FRX: Espectrometria de fluorescencia de raios X:
 Composição química (qualitativa/semiquantitativa)
DRX: Difração de raios X:
 Composição mineralógica
Técnica e/ou operação de se dividir (cominuir )
 minérios e outras matérias-primas minerais, até que uma parte
 das partículas resultantes sejam constituídas por um único
 mineral: partículas liberadas.
As demais partículas serão compostas por uma mistura de
 minerais, onde o mineral econômico tem um determinado
 volume , em relação aos minerais de ganga: partículas mistas.
Grau de liberação: definido para uma dada fração
 granulométrica.
Malha de liberação: é a fração granulométrica mais grossa, cujo
 grau de liberação do mineral de interesse atende à necessidade de
 processo ou especificação para a produção de um concentrado
 daquele mineral.
Liberação
O grau de liberação é um dado essencial para o processamento
 dos minérios e tem impacto muito grande na eficiência dos 
 processos.
M.O
GlibA = [(QlibA ) / QlibA + QmiA)]*100
Onde:
GlibA: grau de liberação do mineral A, em uma dada fração
granulométrica.
QlibA: quantidade volumétrica de partículas liberadas do
mineral A.
QmiA: quantidade volumétrica de partículas mistas do mineral A.
M.O
Partículas em estudo de liberação
Ex:
Total de partículas contadas: 900
Quantidade de partículas liberadas no mineral A: 350 = QlibA
Quantidade de partículas mistas com 50% (em média) de volume do mineral A: 250 = QmiA
Outras partículas (sem o mineral A): 300
GlibA = [(QlibA ) / QlibA + QmiA)]*100
GlibA = [(350x100) / (350) + (250x0,5)] * 100 = 73,7%
Caracterização granulométrica: Peneiramento
Definição: Sepação de um material em duas ou mais classes de temanho, limitadas por uma parte superior e outra inferior
Seco ( > 37 , umidade < 5 %)
Úmido 
Combinado
O conhecimento da distribuição dos tamanhos das partículas é condição
 fundamental para o entendimento de qualquer processo de beneficiamento.
Critérios para se definir “ TAMANHO ” :
• Passagem ou retenção por abertura regular de tamanho conhecido.
 neste caso, maior ou menor torna-se a condição de passar , ou
 não passar, pela abertura de tamanho conhecido.
Definição de maior ou menor é dada pelo comportamento das partículas
 em meio fluido (água/ar), na presença de forças naturais ou induzidas
 que, agindo sobre as partículas, levam à separação por tamanho.
Caracterização granulométrica
Peneiramento a úmido: Água  Facilitar a passagem de partículas finas, aderidas ou não à superfície das particulas maiores, através da tela de peneiramento.
Tipo de peneiramento 
Tamanho das partículas 
Tipo de material 
Há casos em que o minério comtém fracões muito finas( ~ < 38 μm), cujas partículas estão aglomeradas em decorrencia da:
 1- Tensão superficial, resultante da 
 umidade 
 2 - Atração eletrostática
 3 - Partículas muito finas fortemente
 aderidas as grossas.
 
 Umido/Seco
Análise Granulométrica
< Gran < Tempo Pen.
< Gran > Tempo Pen.
Amostra
- 400 #
Série de peneiras
Secagem
Peneira 400 #
Água
Peneiramento
Convencional > 38μm
Cyclosizer Warman: 40 μm a 8 μm 
Análise Granulométrica
Cyclosizer
Correção de ensaios no Cyclosizer (calibração: quartzo – densidade = 2,65 g/cm3
dc = dl x F1 x F2 x F3 x F4 
Onde:
dc = diâmetro de corte
di = diâmetro limite 
F1 = fator de correção da vazão de água; 0,95
F2 = fator de correção da temperatura da água; 0,965
F3 = fator de correção da densidade da amostra; 0,65 
F4 = fator de correção do tempo de elutriação: 0,995
Fator de correção total = 095*0965*065*0995 = 0,57
Dados: 
T = 23 ºC
Vazão = 14,5 l/m
Dens = 4,92 g/cm3
Tempo de ensaio = 20 min
Exercício 1: Complete a tabela abaixo, referente a analise granulométrica realizada no cyclosizer, plote a curva granulométrica e explique por que o diâmetro das partículas analisadas tem um valor diferente do diâmetro limite ? (Usar duas casas decimais)
Ciclone
dl(μm)
dc(μm)
Massa (g)
R. S (%)
R. A. (%)
P. A. (%)
1
42,70
 
17,21
 35,76
35,76 
64,24
2
30,50
 
9,52
 19,78
 55,53
44,47
3
22,10
 
9,0
 18,70
 74,23
25,77
4
15,00
 
3,95
 8,20
82,43 
17,57
5
12,00
 
3,03
 6,29
 88,72
11,28
Overflow
-12,00
 
5,41
 11,24
 99,96
0
Total
 _
_ 
48,12 
 
 
f1 = 0,96; f2 = 0,78; f3 = 0,95; f4 = 0,96
Mesh = Nº de aberturas por polegada linear
Abertura = Tamanho em μm ou mm
Obs: Referir-se a abertura em mm ou μm, pois, para um mesmo número em mesh, podem existir diferentes valores de aberturas devido a diametros de fios diferentes
Análise Granulométrica
Escala de peneiras = Série padronizada de peneiras cujas aberturas seguem uma progressão geométrica:
an = a0rn
Exercício: Complete a tabela abaixo, plote o gráfico de distribuição granulométrica em escala logarítmica e encontre os valores de d50 e d80
Análise Granulométrica
FaixaGranulométrica
mi= 137,54
μm
mesh #
Massa(g)
Retido%
Retidoacum
Passanteacum
42
35
3.34
297
48
2.46
65
4.13
149
100
9.61
105
150
18.93
74
200
23.65
53
270
16.29
400
31.92
-37
< 400
24.95
Alimentação recalculada
Perda:
Erro:
0,149 
0,070 
Caracterização granulométrica: Peneiramento
39
Massa máxima: A massa máxima presente em cada peneira ao final de um peneiramento é dada por:
M max = n[(πR2ρ)(di + ds)]/2 
Onde: 
 n = Número de camadas de amostra retida (n <=3)
 dl = Abertura da peneira em questão (cm)
 ds = Abertura da peneira superior (cm)
 R = Raio da peneira (cm) 
 ρ = Massa específica da amostra (g/cm3)
Quando uma análise granulométrica não atende a massa máxima retida em uma ou mais peneiras o ensaio deve ser refeito
Exercício: Complete a tabela abaixo, plote o gráfico de distribuição granulométrica em escala logarítmica e encontre os valores de d50 e d80
Análise Granulométrica
FaixaGranulométrica
mi= 137,54
μm
mesh #
Massa(g)
Retido%
Retidoacum
Passanteacum
Massamáxima
42
35
3.34
297
48
2.46
65
4.13
149
100
9.61
105
150
18.93
74
200
23.65
53
270
16.29
400
31.92
-37
< 400
24.95
Alimentação recalculada
Perda:
Erro:
0,149 
0,070 
Caracterização granulométrica: Peneiramento
42
Picnometria
Onde: 
 P1 = Massa do picnômetro vazio e seco (g)
 P2 = Massa do picnômetro + amostra (g)
 P3 = Massa do picnômetro + amostra + água (g)
 P4 = Massa do picnômetro + água (g)
Peneiramento
Convencional > 38μm
Cyclosizer Warman: 40 μm a 8 μm 
Análise Granulométrica
Correção de ensaios no Cyclosizer (calibração: quartzo – densidade = 2,65 g/cm3
dc = dl x F1 x F2 x F3 x F4 
Onde:
dc = diâmetro de corte
dl = diâmetro limite 
F1 = fator de correção da vazão de água; 0,95
F2 = fator de correção da temperatura da água; 0,965
F3 = fator de correção da densidade da amostra; 0,65 
F4 = fator de correção do tempo de elutriação: 0,995
Fator de correção total = 095*0965*065*0995 = 057
Dados: 
T = 23 ºC
Vazão = 14,5 l/m
Dens = 4,92 g/cm3
Tempo de ensaio = 20 min