Concentração Magnética -

Concentração através de resinas de troca Iônica

André David Cipriano

Cleverton Oliveira Ferreira

Lucas Jordann A. Drumond

Piterson Silva Reis

Wanderley

Professor Barny Oliveira

E.T. São Carlos

Concentração Magnética

Na indústria de separadores magnéticos é comum fazer-se, uma

distinção entre “separação magnética” e “concentração magnética”.

Emprega-se o primeiro termo mais para aquelas aplicações

em que se deseja retirar um rejeito magnético e em que o fluxo não

magnético é o produto de interesse.

Já o termo “concentração magnética” tende a ser mais

empregado para aquelas aplicações em que o produto útil é

constituído pelo fluxo contendo os minerais atraídos pela ação do

campo magnético aplicado.

Concentração Magnética

O processo de separação magnética é muito utilizado na área de

processamento de minérios para concentração e/ou purificação de

muitas substâncias minerais.

Pode ser empregada, dependendo das diferentes respostas ao campo

magnético associadas às espécies mineralógicas individualmente, no

beneficiamento de minério e na remoção de sucata. 

TeslaUnidade de medida de indução magnética, equivalente à indução magnética

uniforme que, repartida normalmente por uma superfície de um metro quadrado,

produz, através dessa superfície, um fluxo magnético total de 1 weber.

Tesla (símbolo T) é a unidade de indução magnética (ou campo magnético)

no SI (Sistema Internacional de Unidades), e equivale a:

A unidade recebeu o nome de Nikola Tesla, cientista croata-americano que

contribuiu com inúmeros estudos no campo do eletromagnetismo.

Separadores Magnéticos

A separação industrial pode ser realizada em diversos equipamentos:

• Concentração e/ou purificação de muitas substâncias minerais.

• Ação de um campo magnético

• Atraídos pelo campo: Ferromagnético e Paramagnéticos

• Repelidos pelo campo: Diamagnéticos

• Seco: Granulometria Grossa

• Úmida: Granulometria Fina

Separadores Magnéticos Suspensos

Materiais dos quais os componentes ferrosos são extraídos: lixo urbano,

carvão, minérios, entulho, material triturado, aparas de madeira, vidro,

areia de fundição, entre outros.

Eles extraem sucata ferrosa ao mesmo tempo em que protegem trituradores,

moinhos e outros equipamentos dos processos posteriores. Os separadores

magnéticos caracterizam-se por seus campos magnéticos extremamente

fortes e de longo alcance.

Separadores Magnéticos Suspensos

Na maioria dos casos, os separadores magnéticos estão suspensos a uma

distância de trabalho definida, acima de uma correia transportadora

convencional. O ferro contido no material transportado é atraído pelo ímã e

assim retirado do fluxo. 

Os extratores suspensos simples são limpos manualmente, a intervalos

definidos. São usados quando a quantidade de ferro em questão é

pequena.

Os separadores magnéticos de limpeza automática levam o ferro separado

para uma cinta transportadora circulante e são mais adequados para

maiores concentrações de componentes ferrosos.

Separadores Magnéticos Suspensos

Tambores Magnéticos

São aplicáveis sempre que a produção é grande ou quando a correia do

extrator magnético está sobrecarregada ou se desgastando rapidamente.

Tambor alimentado a partir da parte superior:

O material a granel é distribuído de maneira uniforme por um sistema de

alimentação até o tambor magnético giratório. Qualquer item magnético é

atraído à carcaça do tambor e levado ao ponto em que termina o núcleo

magnético. As partículas não-magnéticas já se separaram antes deste

ponto.

Tambores Magnéticos

Tambores Magnéticos

Tambor alimentado a partir da parte inferior:

A carcaça do tambor magnético alimentado pelo lado inferior gira ao

contrário do movimento do material, ao longo dos polos internos

alternados, e possibilita a agitação e a limpeza.

Tambores de Separação Magnética - Via Úmida

Tambores Magnéticos

Tem a função de remover partículas magnéticas muito finas, a partir de

soluções líquidas de baixa concentração, que podem ser encontradas no

tratamento de minérios (beneficiamento mineral) e no tratamento dos

meios densos provenientes da lavagem de carvão.

Polias Magnéticas

Ocupa o mesmo espaço que as

polias convencionais da correia. Isto

evita a necessidade de uma ampla

modificação da planta.

As polias magnéticas geralmente são utilizadas depois da extração de

grandes peças ferrosas por outros separadores magnéticos. Através de

ímãs de neodímio com campos magnéticos extremamente fortes, as

polias podem separar pequenas partículas ferrosas ou de baixo

magnetismo – como componentes com partes em aço inox – do fluxo de

material.

Polias Magnéticas

O campo magnético atrai os elementos ferrosos contidos no fluxo de

material e os mantêm presos junto à correia enquanto os materiais não

ferrosos são lançados para fora dela. Quando a correia se afasta da polia

magnética, durante o retorno, o material ferroso cai em uma pilha

separada. Quanto maior a velocidade da correia, melhor o resultado da

separação.

Sistemas de Separação por InduçãoO material a granel, previamente separado, é transportado por uma

correia de alta velocidade para uma área de separação. Abaixo desta

correia, imediatamente na frente da bobina principal, há um arranjo de

sensores que analisam por indução magnética o material transportado

pela correia. Assim que partículas metálicas

são detectadas, sinais eletrônicos são

enviados para a unidade de controle central e

os jatos de ar comprimido, controlados

individualmente por computador, expulsam os

metais detectados para a área de descarga,

que é dividida por uma placa defletora.

Fabricantes Separadores Magnéticos

Ferromagnéticos

São os metais capazes de sofrerem o ordenamento magnético, isto é

capazes de se magnetizar, apresentando polos como em um imã. 

Nos materiais ferromagnéticos os dipolos elementares são permanentes

e, aparentemente, se alinham na direção de um campo magnético

aplicado, resultando elevados níveis de magnetização.

Os principais materiais ferromagnéticos existentes são o Ferro, o Níquel,

o Cobalto  e as ligas formadas por estes elementos. 

Paramagnéticos

São materiais que possuem elétrons desemparelhados e que, quando

na presença de um campo magnético, se alinham, fazendo surgir dessa

forma um ímã que tem a capacidade de provocar um leve aumento na

intensidade do valor do campo magnético em um ponto qualquer.

Esses materiais são fracamente atraídos pelos ímãs.

São materiais paramagnéticos: o alumínio, o magnésio, o sulfato de

cobre, etc

Diamagnéticos

São materiais que se colocados na presença de um campo magnético tem

seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido do

campo magnético aplicado. Assim, estabelece-se um campo magnético na

substância que possui sentido contrário ao campo aplicado.

O fenômeno consiste na repulsão que os materiais diamagnéticos sofrem

quando são expostos a campos magnéticos

São substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo,

etc.

Fluxo de Indução

Ferromagnéticos

Paramagnéticos

Diamagnéticos

Atração e Repulsão de cargas

F F

F F

F F

Campos MagnéticosCampos magnéticos cercam materiais em correntes elétricas e são

detectados pela força que exercem sobre outros materiais

magnéticos e cargas elétricas em movimento.

O campo magnético em qualquer lugar possui tanto uma direção quanto

uma magnitude (ou força), por tanto é um campo vetorial. 

Aurora Boreal Aurora Austral

Resinas de Troca Iônica

Resinas de troca iônica são produtos sintéticos, que colocados na água,

poderão liberar íons sódio ou hidrogênio (resinas catiônicas) ou hidroxila

(resinas aniônicas) e captar desta mesma água, respectivamente, cátions

e ânions, responsáveis por seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis a

muitos processos industriais.

São substâncias

insolúveis em água

Tipos de Resinas

RESINAS CATIÔNICAS FORTEMENTE ÁCIDAS: se comportam de

forma semelhante a um ácido forte. Apresentam-se na forma de um sal

de sódio quando são utilizadas no abrandamento da água, ou na forma

de hidrogênio para a desmineralização ou descarbonatação da água. As

formas de hidrogênio e de sódio dessas resinas são altamente

dissociadas e estão prontamente disponíveis para a troca em qualquer

pH, ou seja, a capacidade de troca dessas resinas não dependem do pH

da solução. 

Remove: Na+, Ca+, Mg++. 

Tipos de Resinas

RESINAS CATIÔNICAS FRACAMENTE ÁCIDAS: o grupo ionizável é o

ácido carboxílico (COOH), e seu comportamento é semelhante aos

ácidos orgânicos que são fracamente dissociados. Ao contrário das

resinas de ácido forte, o pH da solução influencia no grau de

dissociação, e consequentemente na capacidade de troca da resina. 

Remove: Cátions associados com alcalinidade; trabalha melhor a pH

> 6.

Tipos de Resinas

RESINAS ANIÔNICAS FORTEMENTE BÁSICAS: possui como grupo

funcional o sal de amônio quaternário, e assim como as resinas de

ácido forte são altamente ionizáveis, consequentemente o pH das

soluções não irão influenciar na capacidade de troca da mesma. São

responsáveis por converter a solução ácida à água pura. 

Remove: Cl-, SO42-, NO3-, SiO2, HCO-3

Tipos de ResinasRESINAS ANIÔNICAS FRACAMENTE BÁSICAS: neste tipo de resina,

tanto as aminas primárias, quanto as secundárias e terciárias, podem

agir como grupos funcionais. A ionização será fortemente influenciada

pelo pH, assim como as resinas fracamente ácidas, e com isto, a

capacidade mínima de troca de exige um pH acima de 7. A resina de

base fraca não utiliza íons hidróxidos, e por esse motivo é preferência

em relação às resinas de base forte, isto porque o custo da regeneração

é muito menor, não há a necessidade de fornecer íons hidróxido, basta

neutralizar o ácido absorvido. 

Remove: Cl-, SO4-2, NO3-2 

Tipos de Resinas

RESINAS QUELANTES: o EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético )é o

grupo funcional utilizado nestas resinas, que tendem a formar complexos

com cátions de metais pesados; com os quais possui alto grau de

seletividade. Quando se encontram na forma de sódio apresentam

maior seletividade com os metais pesados, do que em sua forma de

hidrogênio. A maior desvantagem desta resina é o seu alto custo em

relação aos demais tipos. 

Princípios da Troca Iônica

O princípio é passar a água por colunas de resinas de troca iônica que

contêm cargas ativas que podem ser positivas e/ou negativas. As resinas

que contêm cargas negativas são as catiônicas e removem os cátions

presentes nas águas, e as resinas de cargas positivas são as aniônicas,

que removem os ânions.

Métodos de Limpeza

Segundo a empresa Purolite Ion Exchange Resins, a limpeza das resinas

pode ocorrer da seguinte forma:

Resina Catiônica

• Limpeza com Ácido Clorídrico;

• Salmouragem;

• Limpeza com Ácido Peracético;

• Limpeza com Formaldeído;

• Limpeza com Hipoclorito de sódio;

• Limpeza com Tiocianato de sódio;

 Resina aniônica

• Salmouragem;

• Limpeza com Ácido Peracético;

• Limpeza com Formaldeido;

• Limpeza com Hipoclorito de sódio

Algumas Resinas de Troca Iônica Disponíveis no Mercado

Fabricante Classificação Modelo

Dowex Catiônicas fracamente ácidas

MAC-3

Dowex Aniônicas fortemente ácidas

Marathon A

Dowex Aniônicas fortemente básicas

MAS-2

Dowex Resina Inerte IF-59

Purolite Aniônicas Fortemente básicas

A-400E

Rohm and Haas Catiônicas fracamente ácidas

Amberlite IRC86

A Purolite é mais que uma empresa de resinas.

É uma empresa de soluções.

Os Produtos Purolite são desenvolvidos para atender as necessidades

específicas em diversos segmentos da indústria, (por exemplo

farmacêutica, alimentícia e bebidas, semicondutores ou Plantas

Nucleares e Energia) ou são desenvolvidos para atender aplicações em

geral de troca iônica, adsorventes e catalíticas são os desafios mais

comuns em indústrias. (Abrandamento, desmineralização, remoção de

metais, remoção de baixo nível de contaminante ou seletivamente etc.). 

 É um dos principais fabricantes e fornecedores de resinas de

troca de íons necessários para diferentes processos de

tratamento de água.

A Dow é pioneira mundial na criação e desenvolvimento de tecnologia em

especialidades  químicas e de materiais. É uma das maiores fabricantes

de produção químicos do mundo. Dow é uma grande produtora de

plástico, incluindo poliestireno, poliuretano, polietileno e sintéticas de

borracha.

Lanxess é uma empresa Alemã que atuam no setores químicos de

polímeros. Foi criada em 2004 com uma reorganização das referidas

áreas de atividade no âmbito do grupo Bayer.

Esta focado em polímeros, produtos intermediários e

especialidades químicas, pó de xadrez e bayferrox.

Inovação é o que move a LANXESS! Em um mundo onde o

desenvolvimento e a tecnologia vem crescendo constantemente,

precisamos encontrar novas formas criativas e inovadoras para conseguir

acompanhar a demanda!

Boa Noite

Obrigado