aula 3: Beneficiamento mineral liberação e concentração

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Introdução à Caracterização 
Processamento e Obtenção de 
Materiais (ICPOM)
Prof. Rogério N C de Siqueira
rnavarro@puc-rio.br
Objetivos da aula
• Breve revisão:
– Processos de fragmentação.
• Grau de liberação e granulometria.
• Britagem e moagem.
• Concentração mineral:
– Métodos gravíticos, flotação, concentração 
magnética e eletroestática.
• Fundamentos físicos.
• Adequação granulométrica.
• Medidas de recuperação e balanços de 
massa.
Jazidas minerais
• Fontes de minerais metálicos (ex. MnO2) e 
minerais industriais (ex. SiO2).
– Minérios: agregados minerais contendo não 
somente o mineral de interesse tecnológico, 
mas normalmente diversos outros (ganga).
• Material de elevada complexidade química.
• Normalmente o MI se encontra em 
concentrações muito baixas - < 1%.
–Motivação para o beneficiamento 
mineral – fragmentação e concentração.
Beneficiamento mineral
• Operações unitárias de natureza física visando 
à liberação e subsequente separação do 
mineral de relevância tecnológica (MI).
– Fragmentação/cominuição:
• Preparação do minério (liberação), para a 
posterior concentração.
–Ajuste granulométrico para minérios de 
“alto” teor (ex. carajás).
– Concentração (separação física do MI):
• Concentrado (elevado teor do MI).
• Rejeito (baixo teor de MI).
– Somente para minérios de “baixo” teor.
Liberação e granulometria
Fluxograma de liberação – minério de Cu
Operações unitárias de liberação
• Britagem:
– Partículas mais grosseiras (1m – 1mm).
– Minério seco.
– Compressão e impacto.
– Gera material ultrafino.
• Moagem:
– Partículas mais finas (1mm – 0.01mm).
– Minério em polpa (80% sólidos).
– Atrito (presença de corpos moedores).
– Gera material ultrafino.
• Classificação:
– Separação por diferenças de tamanho.
– Peneiras (material mais grosseiro).
– Hidrociclones (material mais fino).
• Circuitos de britagem e moagem.
Material ultrafino e grau de liberação
• Material ultrafino (d < 0,01 mm):
– Contém MI 100% liberado.
• Não pode ser concentrado.
• Redução do material ultrafino produzido:
– Fragmentação sequencial, circuitos de 
britagem e moagem:
• Adequação granulométrica.
• Menor volume de material processado.
– Reduzindo o número de operações:
• Grau de liberação < 100%.
–Concentrado mais impuro.
Concentração mineral
• Operações unitárias de caráter físico utilizadas 
para separar o mineral de interesse da ganga:
– Classificação segundo a propriedade física 
dominante:
• Gravíticos/gravimétricos (densidade=m/V).
• Flotação (hidrofobicidade).
• Magnéticos (suscetibilidade magnética).
• Elétroestáticos (natureza semicondutora ou 
isolante).
– Cada mineral tem propriedades físicas 
únicas que nos permitem separá-lo dos 
demais. 
Princípios de concentração
• A recuperação de MI será máxima quando:
– Comportamento físico distinto:
• Escolha da propriedade física envolvida.
– Grau de liberação elevado.
– Granulometria adequada ao processo:
• A capacidade de diferenciação dos 
minerais depende do tamanho de partícula.
–Fundamentos físicos de cada método.
– Processos em série:
• Rejeito de um alimenta o processo 
seguinte.
Propriedades físicas e grau de liberação
Adequação granulométrica
Métodos gravíticos/gravimétricos
• Movimento de uma polpa (~20% sólidos):
– Condições hidrodinâmicas dependem da 
densidade e do tamanho das partículas.
• Cada equipamento movimenta a polpa da sua 
maneira e apresenta seletividade/eficiência 
restrita em determinadas faixas de tamanho 
(40μm – 1mm).
–Material muito fino é arrastado junto com o 
fluido.
–Material muito grosseiro tem seu movimento 
dominado pela força peso. 
»Quanto mais complexo o movimento 
maior a seletividade para granulometrias 
mais finas (ex. Mesa, Jig).
Concentradores gravíticos
Flotação
• Concentração de minerais de granulometria fina 
(1 - 40μm):
– Minerais de reduzida “molhabilidade” (alta 
hidrofobicidade) aderem a bolhas de ar e 
ascendem, flotam.
• MI é flotado (flotação direta).
• Ganga é flotada (flotação reversa).
–A molhabilidade, diferente da densidade, 
pode ser controlada/manipulada.
»Físico-química de interfaces (coletores, 
ativadores e depressores).
Estabilizadores e coletores
• A eficiência na flotação depende de:
– Superfície mineral hidrofóbica.
• Coletores aderem à superfície das 
partículas de minerais específicos 
tornando-as hidrofóbicas.
–Parte apolar voltada para a fase aquosa.
– Existência de bolhas estáveis.
• Estabilizadores (ex. álcoois, fenóis).
Controlando a força de um coletor
• A atração coletor/mineral pode ser otimizada:
– Controle do pH (ex. HCl, NaOH):
• Altera a carga superficial do mineral:
–Repulsão (Qs < 0), atração (Qs > 0).
»pH > 7 – coletor ionizado (mais ativo).
»pH < 7 – coletor molecular (menos 
ativo).
– Depressores e ativadores (ex. NaCN, CuSO4):
• Recobrimento seletivo de partículas 
minerais por cátions (ação ativadora) e 
ânions (ação depressora).
Concentração magnética e 
eletroestática
• Atração de partículas magnetizadas ou 
eletrificadas, secas ou húmidas (polpas) mediante 
a aplicação de um campo magnético/elétrico 
externo.
– Operam na faixa típica dos processos gravíticos 
(50microns a 1mm).
Recuperações e balanço de massa
• Medidas da eficiência alcançada durante a 
concentração mineral.
– Global – processo como um todo.
– Local – Em torno de um processo específico.
– Total ou do mineral de interesse.
• Recuperações totais são “baixas” enquanto 
que de MI devem ser elevadas.
– Vazões mássicas e teores podem ser 
obtidos através de balanços de massa.
» Massa que entra = massa que sai.
Qualidade do concentrado
• Algumas características do concentrado podem 
influenciar a natureza e ou a eficiência do 
processamento químico posterior.
– Teor de MI deve ser elevado:
• Análise mineralógica:
–Impurezas geram subprodutos que 
devem ser removidos.
– O espectro granulométrico conhecido:
• Análise granulométrica:
–A velocidade das reações químicas é 
influenciada pela granulometria.
	Slide 1
	Objetivos da aula
	Jazidas minerais
	Beneficiamento mineral
	Liberação e granulometria
	Fluxograma de liberação – minério de Cu
	Operações unitárias de liberação
	Material ultrafino e grau de liberação
	Concentração mineral
	Princípios de concentração
	Propriedades físicas e grau de liberação
	Adequação granulométrica
	Métodos gravíticos/gravimétricos
	Concentradores gravíticos
	Flotação
	Estabilizadores e coletores
	Controlando a força de um coletor
	Concentração magnética e eletroestática
	Recuperações e balanço de massa
	Qualidade do concentrado