aula 2: 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.
– Minérios, minerais e mineral de interesse.
• Caracterização tecnológica de minérios:
–Análise química elementar e mineralógica, 
análise granulométrica e do grau de 
liberação.
• Beneficiamento mineral:
– Fluxogramas de fragmentação.
• Processos de Britagem e Moagem.
–Circuitos e material ultrafino.
• Paradoxo do beneficiamento mineral:
–Grau de liberação e material ultrafino.
Matéria-prima inorgânica
• Jazidas ou ocorrências minerais:
– Minerais elementares (ex. diamante, ouro, 
platina, prata, cobre) e minerais compostos 
formando agregados ou famílias por similaridade 
físico-química (ex. Fe2O3, MnO2, SiO2).
• Extração física.
–Lavra em minas subterrâneas ou a céu 
aberto.
• Processamento físico:
–Beneficiamento mineral.
• Processamento químico
–Metalurgia extrativa.
Alguns dados econômicos
Matéria-prima mineral
• Agregado de minerais:
– Fórmula química bem definida.
• Óxidos, sulfetos, hidróxidos, carbonatos, 
sulfatos, cloretos, fluoretos, silicatos.
–Destaque para óxidos (ex. Fe2O3) e 
sulfetos (ex. CuFeS2).
– Estrutura cristalina:
• Alotropia é comum.
– Isomorfismo:
• Impurezas metálicas inseridas na rede 
cristalina.
Conceitos de mineral e minério
• Minério é toda rocha constituída de um 
mineral ou agregado de minerais contendo 
um ou mais minerais valiosos, que podem 
ser aproveitados economicamente. O mineral 
ou conjunto de minerais não aproveitados de 
um minério é denominado ganga.
• Substância mineral, ou simplesmente 
mineral, é todo corpo inorgânico de 
composição química e de propriedades 
físicas definidas (ex. estrutura cristalina), 
encontrado na crosta terrestre.
– Livro Tratamento de Minérios, CETEM.
Minerais metálicos e industriais
• Depende da utilização:
– Metálico: fonte de algum metal de valor tecnológico 
via metalurgia extrativa:
• Fe2O3, Cu2S, MnO2, NiS, ZnS, TiO2, FeTiO3, SiO2.
– Industrial: pode ser utilizado diretamente
• Ex. CaSO4, BaSO4, CaCO3, SiO2, TiO2, 
Mg3Si2O5(OH)4.
– Convém observar que o mesmo mineral pode 
ser classificado das duas formas (ex. TiO2, 
SiO2).
Caracterização tecnológica de minérios
• Inicialmente para conhecer a matéria-prima mineral:
– Análise química elementar.
– Análise mineralógica.
• Minério ou rocha?
• Quais impurezas (ganga e isomorfismo).
• Durante o beneficiamento:
– Análise granulométrica.
– Análise do grau de liberação.
• Otimização do processo e minimização dos 
investimentos energéticos.
• Entendimento da natureza química do minério:
– Mineralógica:
• Quantificação dos minerais presentes.
–DRX.
– Análise química elementar:
• Quantificação do metal de interesse e todos 
os demais elementos presentes:
–Métodos clássicos (lixiviação/precipitação 
seletiva).
–Métodos instrumentais (ex. fluorescência 
de raios X, MEV/EDS).
Análise química elementar e mineralógica
 
Ângulo de Bragg (graus)
908070605040302010
in
te
ns
id
ad
e 
ra
io
s 
x
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
0
-500
Franklinite 88.69 %
Hematite 9.90 %
zincite 1.41 %
Beneficiamento mineral
• Processos de natureza física visando à 
liberação e subsequente concentração do MI:
– Fragmentação:
• Preparação de matéria-prima para a 
concentração.
–Elevação do grau de liberação.
– Concentração (separação física do MI):
• Concentrado:
–“Rico” em MI
• Rejeito:
–“Pobre” em MI.
Minério de ferro de carajás
• Não há concentração – teor de Fe2O3 superior 
a 98%, sendo o SiO2 o principal contaminante:
– Granulado (20 – 30mm).
– Sinter-feed (0.1 – 1mm) para a produção de 
sinter.
– Pelet-feed (<0.1mm) para a produção de 
pelotas.
• Sinter e pelotas são insumos mais 
eficientes para a etapa inicial do processo 
nas siderúrgicas integradas.
Fragmentação e liberação mineral
Liberação e granulometria
Análise granulométrica e do grau e 
liberação
• Análise granulométrica:
– Quantificação da fração mássica de partículas 
em determinada faixa de tamanhos.
• Distribuição granulométrica.
• Análise do grau de liberação:
– Quantificação da fração mássica de MI “livre”.
• Valor médio ou por faixa de tamanho.
Beneficiamento de minério de Cu
Fluxograma de liberação – minério de Cu
Britagem
• Fragmentação via compressão e impacto:
– Método a seco para partículas de granulometria 
grosseira (d ~ 1m a 1mm):
• Cada equipamento trabalha em uma faixa 
granulométrica característica
–Britadores de mandíbula, impacto e 
cônicos).
– Processo sequencial baseados em circuitos 
integrados com peneiras.
• Menos energia e material “ultrafino”.
–Processo mais sustentável.
Britadores e peneiras
Moagem
• Fragmentação por atrito:
– Realizado a úmido (polpa com ~80% sólidos) e 
presença de corpos moedores.
– Aplicado a partículas de granulometria fina (d ~ 
1mm a 0.01mm).
• Processo sequencial baseado na construção de 
circuitos integrados com hidrociclones.
– Otimização do consumo energético e redução 
da produção de material ultrafino (d < 0.01mm):
• O material ultrafino, embora apresente um 
elevado grau de liberação, não pode ser 
concentrado de forma eficiente.
Moinhos e classificadores
Grau de liberação e material “ultrafino”
• O grau de liberação aumenta com a fragmentação:
– Material “ultrafino” é gerado e não pode ser 
concentrado com grande eficiência.
• d < 0.01 mm (depende da natureza de cada 
minério).
• Compromisso entre grau de liberação e material 
ultrafino:
– Na prática convém limitar o grau de liberação, 
minimizando-se a geração de material ultrafino.
• Penaliza-se o concentrado, que fica mais rico 
em impurezas.
	Slide 1
	Objetivos da aula
	Matéria-prima inorgânica
	Alguns dados econômicos
	Matéria-prima mineral
	Conceitos de mineral e minério
	Minerais metálicos e industriais
	Caracterização tecnológica de minérios
	Análise química elementar e mineralógica
	Beneficiamento mineral
	Minério de ferro de carajás
	Fragmentação e liberação mineral
	Liberação e granulometria
	Análise granulométrica e do grau e liberação
	Beneficiamento de minério de Cu
	Fluxograma de liberação – minério de Cu
	Britagem
	Britadores e peneiras
	Moagem
	Moinhos e classificadores
	Grau de liberação e material “ultrafino”