ct2004-182-00 cominuição

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Centro de Tecnologia Mineral

Ministrio da Cincia e Tecnologia

COMINUIO

Captulo 4

Hedda Vargas O. FigueiraEnga. Quimica

Salvador Luiz M. de Almeida

Engo . Metalurgista, DSc.

Ado Benvindo da Luz

Engo. de Minas, DSc.

Rio de JaneiroDezembro/2004

CT2004-182-00 Comunicao Tcnica elaborada para a 4a

Edio do Livro de Tratramento de MinriosPg. 113 a 194

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Tratamento de Minrios 4a Edio CETEM 113

TEORIA BSICA

A operao de fragmentao, no campo de beneficiamento de minrios, agrupa umconjunto de tcnicas que tem por finalidade reduzir, por ao mecnica externa e algumasvezes interna, um slido, de determinado tamanho em fragmentos de tamanho menor.

A fragmentao de um material heterogneo, que constitui geralmente uma rocha,visa liberar os minerais valiosos dos minerais de ganga, ou no caso de um mineralhomogneo, reduzir at dimenso requerida pela utilizao.

A operao de fragmentao compreende diversos estgios que se aplicam aominrio, desde a mina, at sua adequao ao processo industrial subsequente.

Na etapa de lavra, o desmonte do minrio ou rocha, com o auxlio de explosivo podeser visto como um primeiro estgio de fragmentao, onde so produzidos blocosvolumosos, mas de um tamanho que permite alimentar os equipamentos de britagem.

A britagem a operao que fragmenta os blocos obtidos na lavra, mas como existe

uma srie de tipos de equipamentos, esta operao deve ser repetida diversas vezes,mudando-se o equipamento, at se obter um material adequado alimentao da moagem.

A moagem a operao de fragmentao fina obtendo-se nela um produtoadequado concentrao ou a qualquer outro processo industrial (pelotizao, lixiviao,combusto etc).

A importncia da operao de fragmentao pode ser percebida em toda a suamagnitude, se for destacado o fato que a maior parte da energia gasta no processamentode minrios absorvida pela fragmentao. Isso nos leva a supor que grande parte doscustos operacionais de uma usina de tratamento de minrios se deve fragmentao(1).

Como um exemplo pode-se citar o caso da Erie Mining Co, em Minnesota (EUA),

que processa os minrios de ferro taconticos. Esse minrio, devido fina disseminaodeve ser reduzido a uma granulometria com 90% abaixo de 325 malhas. O consumo deenergia na instalao encontra-se na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 - Distribuio do consumo de energia na Erie Mining Co.Operao kWh/t

Fragmentao 17,2Concentrao 1,5Eliminao de rejeito 1,2Abastecimento de gua 1,5Total 21,4

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Pode-se observar que, na unidade industrial citada, 80% da energia consumidapela fragmentao.

Compreende-se, portanto, o interesse que existe no estudo da fragmentao j quequalquer melhoramento na operao acarreta uma importante economia no processo. Outromotivo que tem levado os pesquisadores a estudarem a fragmentao a busca demodelos matemticos, assim como a relao entre os parmetros desses modelos e as

variveis operacionais. Esse modelamento do processo de fragmentao poder serutilizado em trabalhos de otimizao e de controle do processo e ainda ser de grandeutilidade no dimensionamento de unidades industriais.

Princpios de Fragmentao

A maioria dos minerais so materiais cristalinos, onde os tomos esto em arranjostridimensionais. A configurao dos tomos determinada pelo tamanho e tipos de ligaesfsicas e qumicas que os mantm unidos na rede cristalina dos minerais. Essas ligaesinteratmicas so eficientes a pequena distncia, e podem ser quebradas se tensionadaspor foras externas. Estas foras podem ser geradas por cargas de tenso ou decompresso (Figura 4.1).

Um material ideal se rompe quando o limite de ruptura ultrapassado. Isto , quandose rompem todos as ligaes atmicas de um certo plano. Isso no ocorre facilmente comas rochas e os minerais pois eles so materiais heterogneos, anisotrpicos e contmfalhas, fraturas, tanto em escala micro como macroscpica(2).

Compresso

Tenso

Figura 4.1 - Deformao de um cristal sujeito a compresso e tenso.

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No campo da cincia dos materiais, as falhas microscpicas denominam-sedeslocamentos e em mecnica de rochas, "gretas de Griffith". A existncia dessas falhasnos materiais explica sua baixa resistncia mecnica. A teoria da fratura estuda a formaode gretas a partir de falhas e sua propagao no slido.

Mesmo quando as rochas so sujeitas a foras uniformes, as presses internas noso igualmente distribudas, pois as rochas se constituem de uma variedade de minerais

dispersos com gros de vrios tamanhos. A distribuio da fora depende, no s daspropriedades mecnicas de cada mineral, mas principalmente da presena de gretas efalhas no corpo mineral que agem como stios de concentrao de foras (Figura 4.2).

Figura 4.2 - Concentrao de esforos numa fenda.

Quando a rocha est submetida a esforos, ativam-se as falhas existentes, o quesignifica que os esforos se concentram nas ligaes atmicas localizadas na ponta das

falhas multiplicando a trao. Por exemplo a trao T aumenta para 2T onde " " o

comprimento da falha e "r" o raio do crculo em volta do ponto da falha. Entretanto h umvalor crtico para o comprimento da aresta, em qualquer nvel particular de fora, no qual oaumento de tenso na extremidade da greta suficiente para romper as ligaes atmicas

nesse ponto. Tal ruptura prolonga o comprimento da greta, assim aumentando aconcentrao da tenso e causando a rpida propagao da greta, o que resultar numafratura.

r

Apesar das teorias de fragmentao assumirem que o material frgil, de fato oscristais podem estocar energia sem se quebrarem e liberar esta energia quando a ao dafora cessa. Essa propriedade conhecida como elasticidade. Quando ocorre fratura, parteda energia estocada transforma-se em energia livre de superfcie, que uma energiapotencial dos tomos da nova superfcie formada. Devido a esse aumento de energia, assuperfcies quando recm formadas so quimicamente mais ativas e portanto, maisadequadas ao dos reagentes de flotao, como tambm se oxidam mais facilmente.

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Griffth mostrou que os materiais quebram pela propagao de gretas, quando isso energicamente possvel, isto , quando a energia devolvida ao cessar a fora aplicada menor que a energia da nova superfcie produzida. Materiais frgeis devolvem a energiaaplicada principalmente pela propagao das gretas, enquanto materiais mais dteispodem devolver a energia aplicada, por um mecanismo de fluxo plstico, onde os tomos emolculas deslizam uns sobre outros e a energia consumida na deformao do slido. Apropagao das gretas pode ser inibida por outras gretas ou por alcanar o limite do cristal.Rochas com gros finos, tais como taconitas, so geralmente mais resistentes que as degros grossos.

A energia mecnica necessria fragmentao aplicada por meio dos seguintesmecanismos: esmagamento ou compresso, impacto e atrito. A abraso considerada poralguns autores como um quarto mecanismo de importncia em alguns casos especiais demoagem.

Quando partculas irregulares so sujeitas quebra por compresso, os produtos seapresentam em duas faixas de tamanho: partculas grossas resultante da quebra induzidapela tenso, e partculas finas da quebra por compresso no local onde a carga aplicada(Figura 4.3).

Figura 4.3 - Fratura por britagem.

A quantidade de finos produzidos pode ser reduzida minimizando a rea deaplicao da carga e isto feito nos equipamentos de britagem usando superfciescorrugadas. A resistncia das rochas compresso muito maior que a resistncia trao quando, geralmente, a ruptura se produz ao longo dos planos de cisalhamento.

Na quebra por impacto, com esforos aplicados rapidamente, a partcula sofre umapresso elevada e como resultado absorve mais energia do que a necessria para umasimples fratura e fragmenta-se principalmente por tenso, no havendo deformao. Oproduto apresenta-se como partculas de tamanho e forma semelhantes.

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A quebra por atrito produz muito material fino, o que geralmente indesejvel. Essemecanismo acontece principalmente devido s interaes partcula-partcula e podemocorrer at num britador se este alimentado rapidamente, o que provoca um contato maiorentre as partculas aumentando assim a atrio.

Numa fragmentao, sempre que os esforos so aplicados lentamente, avelocidade de deformao do material tambm lenta e se produz menos deformao

plstica antes da ruptura e portanto menos gasto de energia. Entretanto, foi demonstradoque quando a velocidade de aplicao dos esforos muito grande, com impactos de altavelocidade, a energia requerida para a ruptura mnima.

Pode-se concluir que, salvo em casos extremos de velocidade de aplicao dosesforos, o consumo de energia para se chegar ruptura de uma rocha aumenta com avelocidade de aplicao das foras.

Leis da Fragmentao

Os estudos relativos aos mecanismos de fragmentao de rochas, por mais teisque sejam, considerando a complexidade do problema de fragmentao, ainda no

formularam uma teoria geral satisfatria, com aplicao prtica.

Uma relao que permita calcular a energia necessria fragmentao de ummaterial at um certo tamanho uma aspirao antiga de cientistas e tcnicos pois, sendoo gasto de energia na fragmentao, o que mais onera uma instalao industrial, degrande valia a sua determinao.

Lei de Rittinger

A mais antiga dessas relaes a estabelecida por P. Ritter Von Rittinger(3) segundoa qual "a rea da nova superfcie produzida por fragmentao diretamente proporcional aotrabalho til consumido". Tem-se a expresso da lei:

)So

S

So

(SKE 1 [4.1]

sendo:

E = energia especfica;

K = fator de proporcionalidade;

1 = rea do produto;

= rea inicial.

Esta lei se aplica fragmentao muito fina como por exemplo, moagem declinquer de cimento.

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Cominuio118

Lei de Kick

A segunda lei formulada por F. Kick(3): "o trabalho requerido proporcional reduoem volume das partculas envolvidas". A expresso da lei :

1

o

D

Dlog

Do

D

CE [4.2]

sendo:

C = constante;

= dimetro inicial;

1 = dimetro final.

Esta lei se aplica, de preferncia, fragmentao de mataces.

Durante muito tempo, o estudo da relao entre a energia consumida e a reduo detamanhos resultou em controvrsias entre os dois cientistas e seus diversos seguidores. Ospesquisadores colocavam-se ao lado de um ou outro, de acordo com os resultados obtidos

nos seus prprios trabalhos experimentais. Esta controvrsia estava associada ao seguinteparadoxo: teoricamente os materiais deveriam ser mais duros do que so na prtica,entretanto, na prtica se utiliza muito mais energia para a fragmentao do que a calculadateoricamente. Na realidade, os diversos pesquisadores interpretaram os postulados deRittinger e de Kick de formas diferentes.

Lei de Bond

Como os postulados de Rittinger e Kick no satisfaziam a todos os casosencontrados na prtica e como se necessitava, na indstria, de algumas regras paraclassificar os materiais segundo as respostas fragmentao, F.C. Bond (4) postulou umalei emprica muitas vezes chamada de "3a Lei de Fragmentao". A energia consumida

para reduzir o tamanho de um material inversamente proporcional raiz quadrada dotamanho. Ele definiu como tamanho, a abertura da peneira pela qual passam 80% domaterial.

A expresso da Lei de Bond a seguinte:

F

1

P

1EE o [4.3]

onde:

P = tamanho do produto;

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F = tamanho da alimentao;

Eo= constante.

Bond props o uso de um ndice conhecido como Wi (Work Index) ou ndice detrabalho, que definido como o trabalho necessrio para reduzir a unidade de peso(tonelada curta = 907 kg) do material considerado, desde um tamanho inicial teroricamente

infinito (F = ), at uma granulometria 80% passante em 100 m. Portanto:

1

100

1EWi o [4.4]

WiE

Po

E W 10 io

Substituindo na expresso da lei o valor de E , teremos:o

F

1

P

110WiE [4.5]

A aplicao da equao de Bond no clculo da energia consumida numa instalaode moagem se difundiu, e a determinao experimental do Wi hoje uma prtica normal emmuitos laboratrios.

Para esta determinao utiliza-se um moinho padro (Proposta de Norma TcnicaNBR 11376 ABNT), e com a metodologia descrita nesta norma, calcula-se o ndice demoabilidade do material (Mob) que corresponde massa em gramas passante na peneirade malha teste, gerada em cada rotao do moinho, simulando um circuito fechado. O valordo Wi calculado pela frmula seguinte:

1,1x

F10

P10MobAm

44,5Wi

0,820,23

[4.6]

onde:

Wi = ndice de trabalho em kWh/t;

Am = abertura da malha teste de classificao em m;

P = abertura da peneira onde passam 80% da massa do produto, em m;

F = abertura da peneira onde passam 80% da massa da alimentao, em m;

Mob = ndice de moabilidade;

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Cominuio120

1,1 = fator de converso de tonelada curta para tonelada mtrica;

Na Tabela 4.2 so apresentados alguns exemplos de Wi(5,6) .

Tabela 4.2 - Wi mdios de alguns minrios e materiais em kWh/t curta.Moinho de barras Moinho de bolas

No de

testes

Mdia Interval

o

No de

testes

Mdia Interval

oAlumina 3 12,2 9-17 6 17,9 7-34Barita 6 5,7 2-12 7 5,8 4-9Bauxita 33 10,8 2-20 29 14,5 1-31Clnquer 29 12,1 8-15 180 13,6 7-77Matria-prima para cimento 115 12,3 4-18 284 10,0 3-27Minrio de cromo 2 7,9 7-9 5 13,4 7-17Argila 4 12,5 6-18 11 10,8 4-23Argila calcinada 4 7,0 3-13 7 19,6 15-26Carvo 4 9,8 8-12 6 15,4 13-18Coque 7 16,9 12-24 4 33,5 29-40Minrio de cobre-nquel 4 19,2 16-24 6 15,5 13-18Minrio de cobre 396 14,3 4-34 769 12,8 4-30

Minrio de cobre-zinco 4 11,0 6-16 9 9,8 5-14Diorito 7 17,5 10-30 2 11,6 10-13Dolomita 11 14,2 3-24 5 13,9 6-25Feldspato 7 11,0 8-16 7 11,7 9-14Ferro-cromo 1 8,4 - 6 20,4 3-77Ferro-magnsio - - - 5 7,2 6-9Ferro-mangans 2 7,6 7-8 5 7,9 5-14Ferro-silcio 3 7,1 4-11 8 17,9 6-51Marga 2 10,6 10-11 8 10,2 4-18Slex 1 18,1 - 5 27,4 22-31Fluorita 4 11,0 9-13 9 12,7 6-25Minrio de ouro 42 15,2 8-29 183 14,6 3-42Granito 10 16,3 8-36 8 9,9 10-11

Cascalho 21 15,9 8-24 6 18,0 11-27Minrio de ferro(no identificado) 54 11,3 3-20 118 12,4 4-31Hematita 64 12,5 5-22 116 11,1 2-31Limonita 12 9,3 4-16 20 9,0 5-19Magnetita Conc. 43 11,4 5-25 73 13,2 6-29

Fonte: Rowland Jr., C.A. Teste para seleo de circuitos de cominuio. Beraldo, J.L. -Moagem de minrios em moinhos Tubulares.

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Tabela 4.2 (Continuao)

Moinho de barras Moinho de bolas

No detestes

Mdia Intervalo No detestes

Mdia Intervalo

Siderita - - - 5 10,4 9-14

Taconita 35 19,3 7-37 20 12,0 8-19

Minrio de chumbo 14 12,6 10-15 12 10,3 8-13Minrio de chumbo-zinco 31 12,4 7-19 58 12,5 7-26

Calcrio 84 13,7 7-50 177 9,9 4-36

Calcrio calcinado - - - 5 11,0 6-18

Magnesita 3 15,9 10-22 18 14,5 5-25

Minrio de mangans 3 10,9 7-14 19 13,9 6-23

Minrio de molibdnio 25 11,8 8-18 43 11,6 10-16

Mate de nquel 2 9,8 9-11 6 28,4 12-37

Minrio de nquel 19 14,9 8-22 39 12,5 2-24

Xisto oleoso 1 27,0 - 5 38,2 16-78

Concha calcria 5 17,6 2-28 5 15,1 13-19

Fertilizantes fosfatados - - - 6 16,5 12-30Rochas fosfticas 22 12,8 5-28 36 13,6 3-25

Pirita 3 8,7 8-10 6 10,1 7-13

Quartzo 1 14,4 - 13 14,4 11-21

Quartzito 8 12,3 8-19 13 11,2 7-16

Areia silicosa 14 13,0 3-33 45 23,8 9-50

Arenito 6 11,4 1-20 8 27,4 16-38

Folhelho 4 13,4 6-24 12 10,1 3-21

Rocha silicatada 6 8,9 7-12 11 14,3 8-23

Minrio de prata 6 17,5 15-19 19 17,0 13-22

Escria de alto forno 4 10,1 5-13 8 18,3 12-26

Sucata de ao - - - 16 22,1 6-89

Talco - - - 10 15,3 8-22

Minrio de estanho 4 14,1 11-16 12 11,8 10-14

Minrio de titnio 3 10,9 10-12 9 11,4 7-17

Minrio de tungstnio 5 12,8 9-17 4 11,0 7-17

Minrio de urnio 13 13,3 3-18 18 14,6 10-20

Minrio de zinco 6 12,9 7-22 9 10,9 6-16

Mica - - - - 148 -

Fonte: Rowland Jr., C.A. Teste para seleo de crircuitos de cominuio.Beraldo, J.L. - Moagem de minrios em moinhos Tubulares.

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Cominuio122

As trs leis da fragmentao foram estudadas em 1973 por Austin(7) que chegou afrmulas mais abrangentes e determinou a aplicao e as restries de cada expresso.Nesse estudo, Austin(8) usou o modelo muito simplificado de Kick e derivou a seguinteexpresso:

)/xP

Ek f

k

x f e xP

u

(xlogKE fKK [4.7]

onde:

a energia, por unidade de massa, para reduzir partculas de tamanho x apartculas de tamanho xp.

Kk a energia por unidade de massa para uma reduo de tamanho de 1:10. Como comum na prtica, a energia fornecida mquina usada no lugar de E ,assumindo-se assim que toda a energia fornecida mquina chega ao material, oque seria uma suposio grosseira. Tambm, um tamanho mdio usado para

, geralmente o tamanho 80% passante j que, a quebra real no produz umnico tamanho. Assim a expresso [4.7] levando em conta a distribuio de tamanhoda alimentao e do produto ficaria da seguinte forma:

max max

0 0),()/log()0,()/log(

x

x

x

xuukk txdPxxxdPxxKE [4.8]

onde:

P (x, t) o peso da frao menor que o tamanho x do produto no tempo t;

P (x,0) o peso da frao menor que o tamanho x da alimentao e x a unidadede tamanho (micrometro, milmetro, polegada etc.).

Os tamanhos do produto e da alimentao podem ser representados por um x (x =

mdio) e o valor de E por um C que inclui correes da energia fornecida mquina.Assim, tem-se a expresso:k k

)/xP(xlogCE fkk [4.9]

com a qual se calcula a energia especfica como uma funo do grau de reduo detamanho desejado desde que a constante C seja determinada experimentalmente.k

A lei de Rittinger estabelece que a energia necessria quebra relacionada com anova superfcie produzida numa unidade de massa:

energia especfica = () (nova rea superficial - antiga rea superficial),

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onde () a energia superficial mdia por unidade de rea.

Uma fratura atravs de um plano de rea unitria produz duas reas unitrias erequer 2 de energia para romper as foras de ligao existentes antes da formao dassuperfcies (Figura 4.4). Esta lei bastante aceita pois ela lgica do ponto de vista fsico-qumico; entretanto, levando em considerao os resultados prticos, o enunciado da leideveria ser "a mnima quantidade de energia necessria quebra 2 (energia dasuperfcie produzida), desde que a energia fornecida seja suficiente para romper as forasde ligaes existentes". Como a energia fornecida ao moinho o parmetro necessrio aoclculo dos moinhos industriais, preciso encontrar uma relao entre essa energia e aenergia da nova superfcie.

Figura 4.4 - Ilustrao da energia de ligao entre as superfcies da fratura.

Rose(9) mostrou, por meio de medidas cuidadosas de energia num moinho, que aenergia superficial somente uma pequena frao da energia fornecida ao moinho. Dentrodos limites de erro experimental, ele encontrou que toda a energia fornecida ao moinhoaparece como calor, som ou energia de transformao de fase. No h razo para supor

que a energia fornecida ao moinho mltiplo da energia especfica () e difcil justificar oconceito que a quantidade de energia superficial, isto , 0,1% de energia fornecida aomoinho pode controlar todo o processo. A energia fornecida que se converte em energiasuperficial num processo controlado de fragmentao depende da estrutura das falhas domineral, do mecanismo e do mtodo de aplicao da fora.

Como realmente usada na prtica a lei emprica:

E kr r (superfcie produzida por unidade de massa quebrada) [4.10]

onde:

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Cominuio124

Er

r

r

r r

a energia especfica de moagem.

Apesar de emprica, o valor de k seguidamente usado, especialmente na literaturaeuropia, como um ndice de eficincia de moagem; as unidades so dina/m 2. Um valorbaixo significa um baixo gasto de energia por unidade de superfcie produzida, umamoagem mais eficiente do que uma com alto valor de k . Igualmente, um material mais

difcil de moer ter um alto valor de k comparado com valor do k do material fcil demoer.

A rea superficial pode ser obtida integrando-se a distribuio de tamanhos. Aequao [4.10] ficar da seguinte forma:

max

min

max

min

)0,()/(),()/(x

x

x

xrr xdPxtxdPxKE [4.11]

onde:

= fator forma-densidade (quando so esferas = 6/);

= densidade;

O tamanho mdio de pode ser definido:x

)(x11 max

min

dPxx

x

x [4.12]

que substituindo em [4.11] vem:

Fx

1

Prr x

KE [4.13]

Um dos problemas das tentativas de aplicar a equao [4.13] decidir qual o

tamanho mnimo presente, porque usando x = 0 a integrao dar infinita. Na prticano se usa a equao [4.13] com tamanho mdio e sim o tamanho 80% passante ficando aequao [4.13] na forma apresentada a seguir:

min

Fx

1

Prr x

1CE [4.14]

Os resultados obtidos com a expresso [4.14] so aproximados e s aplicveis soperaes com tempo de moagem pequeno e com o valor da razo de reduo prxima deseis.

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A frmula da lei de Bond pode ser escrita de modo semelhante [4.14]. Tem-se aseguinte equao:

1/2F

1

B

1/2P

BBxx

1CE [4.15]

A expresso [4.15] com o valor da constante C calculado com 10 Wi vem sendousada at hoje no clculo de moinhos industriais com sucesso.

Walker et al(10) chegaram concluso que as trs relaes estudadas [4.9], [4.14] e[4.15] eram casos especficos de uma lei geral representada pela equao diferencial:

nx

Mx

dCEd [4.16]

onde x o tamanho da partcula e n tem valores variados:

Valores de n Lei

1 de Kick

2 de Rittinger 1/2 de Bond

Austin mostrou que esta equao absurda pois no leva em conta todos ostamanhos de partculas. Ele sugere a formla:

nx

Mx

dCEd 4.17]

onde:

x o tamanho mdio da partcula. Integrando-se a expresso [4.17] com os

diversos valores de n obtm-se as expresses modificadas por Austin das trs leisda fragmentao.

Para n = 1 tem-se a lei da Kick:

P

F

X

XE

M logC

Para n = 2 tem-se a lei de Rittinger:

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Cominuio126

FX

1E

PM

X

1C

Para n = 1/2 tem-se a lei de Bond:

1/2F

E

1

s

sa a ts s ( )

1/2

PM

X

1

X

1C

Relao de Charles

Esta relao uma outra tentativa de encontrar um modelo que corresponda aosresultados prticos da fragmentao(11). Na Figura 4.5 esto representados os valores daanlise granulomtrica dos produtos obtidos com diversos tempos de moagem: de 1/3 deminuto a 30 minutos respectivamente. Como se pode ver, uma faixa aprecivel dadistribuio granulomtrica colocada em grfico na escala log-log apresenta-se comosegmentos de reta. Estas linhas podem ser representadas pela equao:

P(x)0xaP(x) s

s [4.18]

Esta equao a distribuio de tamanhos de Schuhmann onde o ocoeficiente de distribuio dada pela inclinao da reta; a funo do tempo de moagem

. Se P(x) = 1 na equao [4.18] e Kc representa o tamanho, tem-se

1 a k ou as c s 1

kcs

.

E ento P (x) =s

t2 1e

ck

x

Aplicando-se estes valores de tamanho equao [4.16] de Walker e integrando-seentre os dois tempos t tem-se a expresso:

s

1

dc

1

s

2

c

cckk

1CE [4.19]

onde:

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kc1 2 o valor no tempo t1 e k no tempo t2.c

Esta equao conhecida como uma frmula da equao de Charles e usa-se umtempo t1 e no to porque a distribuio granulomtrica da alimentao no tem a frmula daequao [4.18].

%P

ESO

PASSANTE

TAMANHO m

Figura 4.5 - Curvas de distribuio de tamanho de quartzo modo em moinho debolas de 20cm de dimetro, com diversos tempos de moagem.

Pode-se tambm usar um papel Rosin-Rammler para colocar em grficos dados dedistribuio granulomtrica dos produtos de moagem em vrios tempos e obtm-se ogrfico da Figura 4.6 onde se tem uma srie de linhas retas paralelas. A funo de RosinRammler a seguinte:

) o(x/x-expt)R(x, r

s

onde:

R (x, t) o peso da frao retida, e xo o valor de x quando R = 0,3678 (63,21%),chamado tamanho caracterstico; o coeficiente de uniformidade tem valor bemprximo do (coeficiente de distribuio). A lei de Charles aplicada a estadistribuio fornecer a seguinte frmula:

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Cominuio128

c

1

2

rr

00

ccx

1

x

1CE [4.20]

%P

ESO

PASSANTE

TAMANHO m

Figura 4.6 - Grficos dos dados de distribuio granulomtrica dos produtos demoagem segundo Rosin-Rammler.

Hukki(12) props a seguinte expresso que cobriria todos os intervalos de

granulometria:

Xf(x)

xd

KdE [4.21]

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A Figura 4.7 mostra a relao estabelecida por Hukki(3) para o consumo de energiade fragmentao em funo da granulometria do produto. Este grfico mostra que as trsleis seriam aplicveis em faixas de tamanho diversas, mas a Lei de Bond seria aplicvel faixa de tamanho mais usual em tecnologia mineral. Entretanto, a Lei de Bond pode levar agrandes discrepncias em funo das condies de operao quando estas so muitodistintas das condies usuais. O prprio Bond e posteriormente Rowland procuraramcorrigir algumas dessas discrepncias introduzindo fatores que sero estudados no captulode moagem. O problema mais srio da aplicao da Lei de Bond no considerar o Wicomo funo das variveis de processo. As novas tentativas de se procurar definir osresultados da fragmentao em funo do mecanismo de aplicao da fora s partculas,atualmente em franco desenvolvimento, podero contornar essa dificuldade.

Figura 4.7 - Relao entre energia fornecida e tamanho da partcula na cominuio.

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BIBLIOGRAFIA

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12) HUKKI, R.T. Proposal for a salomonic settlement between the theories of Rittinger,Kick and Bond. Transactions of the AIME, V. 222, 1961.

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BRITAGEM

Genericamente, britagem pode ser definida como conjunto de operaes queobjetiva a fragmentao de blocos de minrios vindos da mina, levando-os a granulometria

compatveis para utilizao direta ou para posterior processamento.A britagem um estgio no processamento de minrios, que utiliza, em sucessivas

etapas, equipamentos apropriados para a reduo de tamanhos convenientes, ou para aliberao de minerais valiosos de sua ganga.

aplicada a fragmentos de distintos tamanhos, desde rochas de 1000 mm at 10mm.

No existe um circuito padro para britar os diferentes tipos de minrio. Geralmentea operao de britagem feita dentro dos estgios convenientes.

Normalmente, para haver uma liberao satisfatria do mineral valioso, necessrio

que o minrio seja reduzido a uma granulometria fina. Nestas condies, a fragmentaodesenvolve-se por meio de trs estgios, isto , grossa, intermediria e fina ou moagem.Nos dois primeiros estgios a fragmentao realizada em britadores e no ltimo estgio,em moinhos. No h rigidez quanto aos estgios de britagem, porm, normalmente se usaa classificao mostrada na Tabela 4.3.

Tabela 4.3- Classificao dos estgios de britagem.

Estgio de Britagem Tamanho Mximo deAlimentao (mm)

Tamanho Mximode Produo (mm)

Britagem Primria 1000 100,0Britagem Secundria 100 10,0Britagem Terciria 10 1,0Britagem Quaternria 5 0,8

Britagem Primria

Os britadores empregados so os de grande porte e sempre operam em circuitoaberto e sem o descarte (escalpe) da frao fina contida na alimentao. A britagemprimria realizada a seco e tem uma razo de reduo em torno de 8:1.

Para este estgio so utilizados os seguintes tipos de britadores: britador demandbulas, britador giratrio, britador de impacto e o de rolos dentado. A Tabela 4.4apresenta um quadro comparativo das caractersticas desses equipamentos.

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Tabela 4.4 - Quadro comparativo dos britadores primrios.

Caractersticas Considerveis Britador de Mandbulas Britador Giratrio

Capacidade Bom para capacidades

baixas e mdias (1000 t/h)

Bom para capacidades mdiase altas

Granulometria do Produto Recomendado quando indesejvel grande quantidade

de finos no produto. O top sizedo produto alto para materiaislamelares

Idntico ao de mandbulasquanto a finos. Mas apresenta

top size menor, para umamesma abertura de sada,britando materiais lamelares

Caractersticas Mecnicas da Rocha Sem restrio Sem restrio

Estratificao da Rocha Pouco adequado para materiaiscom tendncia a produzirpartculas lamelares

mais adequado que o demandbulas para materiais comtendncia a produzir partculaslamelares

Materiais midos com Alto Teor de Argila Mas adequado que o giratrio emenos adequado que os deimpacto e de rolo dentado

Pouco adequado

Teor de Minerais Abrasivos Altos Adequado para materialabrasivo

Adequado-comparvel com o demandbulas (2 eixos)

Grau de Reduo. Valores Usuais Mdios Em torno de 5:1 Em torno de 8:1

Modo de Alimentao Exige alimentador Dispensa a limentador

Granulometria do Produto Caracterizado por alta produode finos o britador primrio que produzmenos finos. Apresenta top sizedo produto alto

Caractersticas Mecnicas da Rocha Uso limitado a rochas frgeis ouelsticas

Uso limitado a rochas de mdiafragmentao ou para mineraismoles

Estratificao da Rocha Altamente efetivo para materiaiscom tendncia a produzirpartculas lamelares

efetivo para materiais comtendncia a produzir partculaslamelares, mas o top size doproduto alto

Materiais midos com Alto Teor de Argila Como o britador de rolo, altamente efetivo para este tipode material

Altamente efetivo para este tipode material

Caractersticas Considerveis Britador de Impacto Britador de Rolo Dentado

Teor de Minerais Abrasivos Altos Geralmente restrito a materiais

com teor de slica equivalentemenor que 15%

Como o de impacto, limitado a

materiais pouco abrasivos

Grau de Reduo. Valores Usuais Mdios Grande o suficiente para muitasvezes se fazer o trabalho debritagem primria e secundriaem uma s mquina

Alto. Brita qualquer bloco quecaiba na boca do britador.Todavia, a presena de blocosgrandes limita bastante acapacidade

Modo de Alimentao Exige alimentador Exige a limentador

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Britador de Mandbulas

o equipamento utilizado para fazer a britagem primria em blocos de elevadasdimenses/dureza e com grandes variaes de tamanho na alimentao.

Compe-se basicamente de uma mandbula fixa, e uma mvel ligada ao excntrico(esta ligao pode ser feita direta ou indireta), que fornece o movimento de aproximao eafastamento entre elas. Desta maneira o bloco alimentado na boca do britador vai descendoentre as mandbulas enquanto recebe o impacto responsvel pela fragmentao.

Os britadores de mandbulas so classificados em dois tipos, baseando-se nomecanismo de acionamento da mandbula mvel. Assim, tem-se britadores de um eixo(Figura 4.8) e dois eixos - tipo Blake (Figura 4.9). Nos britadores de dois eixos, a mandbulamvel tem movimento pendular (Figura 4.10), enquanto que os de um eixo, tem movimentoelptico. Em termos de custos de capital, britadores de dois eixos so cerca de 50% maiselevados que os de um eixo, sendo indicados para materiais mais abrasivos e de difcilfragmentao. A especificao dos britadores de mandbulas dada pelas dimenses deabertura da alimentao. Por exemplo um britador com 1000 x 1200 mm, apresenta boca

retangular com dimenses de 1.000 x 1.200 mm.

A granulometria do produto estabelecida pelo ajuste da descarga, sendo entodefinida pela razo de reduo que deve ser em torno de 5:1.

Figura 4.8 - Movimento dos blocos durante a fragmentao no britador demandbulas de um eixo (Dodge).

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Figura 4.9 - Britador de mandbulas de dois eixos (Blake).

Figura 4.10 - Esquema do movimento do britador de mandbulas de dois eixos(Blake).

Britador Giratrio

o equipamento de britagem primria utilizado quando existe uma grandequantidade de material a ser fragmentado, sendo mais operacional do que o britador demandbula, pois pode ser alimentado por qualquer lado, indistintamente, alm de permitiruma pequena armazenagem no seu topo (Figura 4.11).

O princpio de funcionamento do britador giratrio consta do movimento deaproximao e distanciamento do cone central em relao carcaa invertida. Estemovimento circular (85 a 150 rpm) faz com que toda a rea da carcaa seja utilizada nabritagem, o que fornece ao britador uma grande capacidade de operao (Figura 4.12).

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Esse britador tem baixo custo operacional e grande seo de alimentao.

Figura 4.11 - Britador Giratrio.

4.12 - Esquema do movimento do britador giratrio.

Britador de Impacto

Neste tipo de britador (Figura 4.13), a fragmentao feita por impacto ao invs decompresso. Por meio do movimento das barras (500 at 3.000 rpm), parte da energiacintica transferida para o material, projetando-o sobre as placas fixas de impacto ondeocorre a fragmentao.

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A desvantagem do uso desse equipamento que apresenta elevado custo demanuteno e grande desgaste, no sendo aconselhvel seu uso, no caso de rochasabrasivas e de materiais com valor da slica equivalente maior que 15%. Estesequipamentos so escolhidos para britagem primria, onde se deseja uma alta razo dereduo e alta percentagem de finos.

Figura 4.13 - Britador de Impacto.

Britador de Rolo Dentado

Consiste basicamente de um rolo dentado mvel e uma carcaa fixa, como estapresentado na Figura 4.14.

O movimento giratrio do rolo provoca a compresso e cisalhamento do materialentre os dentes e a placa fixada cmara.

Tem emprego limitado devido ao grande desgaste dos dentes, por ser sensvel abraso. aconselhvel sua aplicao para rochas de fcil fragmentao e tambm parabritagens mveis, dada as pequenas dimenses do equipamento. Possui alta tolerncia umidade da alimentao, sendo na britagem primria o equipamento que produz menosfinos.

Figura 4.14 - Britador de rolo dentado.

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Britagem Secundria

Entende-se por britagem secundria, de forma geral, todas as geraes de britagemsubsequentes primria.

Tem como objetivo na maioria dos casos a reduo granulomtrica do material paraa moagem. comum na britagem secundria o descarte prvio da frao fina na

alimentao, com a finalidade de aumentar a capacidade de produo. Esta operao chamada escalpe.

Os equipamentos normalmente utilizados so:

britador giratrio secundrio;

britador de mandbulas secundrio;

britador cnico;

britador de martelos;

britador de rolos.

Os britadores giratrios, mandbulas e martelos so semelhantes quelesempregados na britagem primria, apenas tendo dimenses menores.

Britador Cnico

O britador cnico (Figuras 4.15 e 4.16) possui o mesmo princpio de operao dobritador giratrio. Contrariamente ao que ocorre no britador giratrio, no cnico, o manto e ocone apresentam longas superfcies paralelas, para garantir um tempo longo de retenodas partculas nessa regio. No britador giratrio a descarga se d pela ao da gravidade,enquanto que no cnico, a descarga condicionada ao movimento do cone. O movimento

vertical do cone, para cima e para baixo, controla a abertura de sada, para tal, utilizam-sedispositivos hidrulicos.

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Figura 4.15 - Britador cnico.

Figura 4.16 - Esquema do movimento do britador cnico.

Britador de Rolos

Este equipamento consta de dois rolos de ao (Figura 4.17) girando mesmavelocidade, em sentidos contrrios, guardando entre si uma distncia definida. Sodestinados a materiais friveis ou de fcil fragmentao.

A alimentao feita, lanando-se os blocos de minrio entre os rolos cujomovimento faz com que os mesmos sejam forados a passar pela distncia fixadapreviamente por parafusos de ajuste. Esta ao promove a fragmentao dos blocos.

Este tipo de britador possui uma forte limitao quanto granulometria daalimentao, pois a mesma limitada pela distncia fixada entre os rolos e os dimetrosdos mesmos.

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Figura 4.17 - Britador de rolos.

Britagem Terciria

Em geral o ltimo estgio de britagem, no entanto, existem usinas com mais detrs estgios, cujo fato est ligado s caractersticas de fragmentao do material, ou granulometria do produto final. Os equipamentos em geral utilizados so os britadorescnicos, cuja granulometria mxima do produto obtido est compreendida na faixa de 25 a 3mm, com uma razo de reduo de 4:1 ou 6:1. Estes equipamentos exigem um maior

controle de operao, geralmente trabalhando em circuito fechado.

Britadores de Impacto Vertical

No Brasil, a explotao de areia natural em vrzeas e leitos de rio vem sofrendorestries das agncias de meio ambiente, principalmente em regies metropolitanas. Aobteno de areia artificial (ou areia de brita), com distribuio granulomtrica e fator deforma prximo das areias naturais, usadas como agregado na construo civil, vem sendoestudada pelo CETEM em usina piloto e os resultados positivos encorajaram a implantaode unidades industriais, em algumas pedreiras no estado de Minas Gerais e Rio de Janeiro(9, 10).

O britador de impacto vertical (Vertical Shaft Impact-VSI) conhecido como oequipamento capaz de produzir modificaes nas partculas, dando-lhes formato cbico ouarredondado. Essa forma das partculas atribuda aos mecanismos que ocorrem no rotor ena cmara de britagem (Figura 4.17-A) do britador : impacto, abraso e atrio. Parte domaterial alimentado no britador vai para o interior de um rotor, que projeta esse material aaltas velocidades contra as paredes da cmara revestida com o prprio material onde aspartculas colidem entre si e so modas. Parte do material passa por fora do rotor, na formade cascata e colide contra as partculas que passaram pelo interior do rotor, caracterizando-se como um processo autgeno de cominuio. O cascateamento das partculas traz osseguintes benefcios: reduo do consumo de energia no processo; reduo do consumosde peas de desgaste; aumento da capacidade de processamento do britador e controle nadistribuio granulomtrica (11).

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Figura 4.17 A: Desenho esquemtico do percurso do material na cmara de britagem

de um britador de impacto vertical.

O dimensionamento dos britadores feito usualmente com auxlio de curvas etabelas de operao fornecidas pelos fabricantes do equipamento.

O procedimento normal consta das seguintes etapas:

consultar a tabela de especificao tcnica definindo alguns equipamentos que estodentro das condies exigidas (Tabela 4.5);

verificar as capacidades de produo de cada equipamento selecionado observandose esto dentro das condies especificadas (Tabela 4.6);

observar as curvas granulomtricas do tipo de equipamento para melhor definir ascondies de operao (Figuras 4.18 e 4.19);

observar tambm a condio de recepo; o britador s brita partculas menores que0,8A. Ento o tamanho do britador condicionado pelo tamanho mximo daalimentao (A).

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Tabela 4.5 Especificaes tcnicas britadores primrios.

Mquina 2015C 3020C 4230C 4535C 6240C 8050C

Peso Kg 600 1850 3400 4300 7100 12300

Peso Exportao Kg 630 1950 3600 4500 7350 12900

Volume Exportao m3 0,5 1,9 2,8 3,9 5,6 10

Correia Mnima de Sada Pol. 16 16 16 20 24 30GD2 Kgxm2 25 140 330 330 850 2340

Motor HP 10-12,5 15-20 25-30 25-30 40-50 75-100

Polos VI VI VI VI VI VI

Correia de Acionamento Quant. 4 5 4 4 5 6

Canal B B C C C D

Polia Dimetro Externo(mm)

60 Hz 172 260 280 260 265 335

50 Hz 215 324 345 300 330 400

Tamanho Mximo da

Caamba

J3 - - - - 3/4 3/4

Continuao Tabela 4.5Mquina 10060C 10080C 11080C 12090C 150120C

Peso Kg 25000 29500 35300 49350 9000

Peso Exportao Kg 26000 30500 36300 51500 98000

Volume Exportao m3 20 21 28 34 38

Correia Mnima de Sada Pol. 36 36 36 42 42

GD2 Kgxm2 7000 7000 12300 31000 48000

Motor HP 100-125 125-150 125-150 150-200 200-250

Polos VI VI VI VI VI

Correia de Acionamento Quant. 8 8 8 10 10

Canal D D D D DPolia Dimetro Externo(mm)

60 Hz 375 355 430 446 38

50 Hz 446 425 510 540 446

Tamanho Mximo da

Caamba

J3 1 1 1/4 1 1/4 1 3/4 3

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Tabela 4.6 Capacidade de produo (m3/h) Britadores Primrios de MandbulasCircuito Aberto.

Mquina RPM Excntrico

(mm)

MovimentodaMandbula

Abertura da Boca de Sada Posio Fechada

1 1 2 3 3 42015C 380 8 1,5-2 2-3 3-4 4-5 5-6,53020C 350 10 5-6,5 6-8 8-10 10-134230C 350 12,5 7-8 8-10 10-13 12-15 15-20

4535C 300 13 10-13 12-16 15-20 20-25 22-28 25-326240C 280 15 17-22 22-29 28-35 39-50 42-52 44-558050C 280 16 1 55-72 60-80 65-8810060C 250 17 1 72-95 76-105 88-11510080C 250 17 1 78-120 90-14011080C 240 17 1 100-15512090C 230 17 1 130-180150120C 200 19 1

Continuao Tabela 4.6

Mquina RPM Excntrico

(mm)

Movimentodo Queixo Abertura da Boca de Sada Posio Fechada

4 5 6 7 8 9 10 122015C 380 8 3020C 350 10 4230C 350 12,5 4535C 300 13 6240C 280 15

8050C 280 16 1 72-95 77-100 88-11510060C 250 17 1 95-130 105-140 120-160 140-180 155-20010080C 250 17 1 100-155 110-170 140-200 160-230 177-260 200-29011080C 240 17 1 110-170 120-187 155-220 175-253 195-285 220-32012090C 230 17 1 145-205 155-230 185-275 210-310 240-370 265-410 280-450150120C 200 19 1 350-520 390-560 405-600 470-690

Figura 4.18 - Curvas granulomtricas em britadores e rebritadores de mandbulas(circuito aberto).

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Figura 4.19 - Curvas granulomtricas em britadores e rebritadores de mandbulas(circuito fechado).

A escolha do tipo de britador est associada a alguns fatores ligados ao minrio,como os apresentados a seguir:

Tamanho mximo de blocos na alimentao

A capacidade de produo e tamanho mximo dos blocos contidos no ROMinfluenciam na escolha de operao da mina, como indicado na Tabela 4.7.

Esses dados so importantes, pois determinam a boca de entrada dos britadoresprimrios.

Tabela 4.7- Tamanho mximo de blocos na alimentao de britador primrio.Capacidade de Produo Tamanho Mximo de Blocos

(1.000t/a) Cu aberto (cm) Subterrnea (cm)Pequena (500) 50-60 25-35Mdia (500-3.000) 70-100 40-50Grande (3.000-9.000) 90-100 60-70Muito Grande (9.000) 120 -

O tamanho mximo da alimentao nos estgios intermedirios de britagem funo das condies operacionais dos estgios anteriores.

Distribuio granulomtrica da alimentao

A distribuio granulomtrica da alimentao importante na escolha do tipo deinstalao. Assim, por exemplo, o contedo de finos na alimentao define a conveninciaou no de um escalpe prvio da alimentao do britador. Entre outros, os fatores

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econmicos e opracionais definem a extenso do escalpe, todavia como regra geral, toma-se como base o limite mximo 30% de finos na alimentao. Este procedimento no seaplica britagem primria. Em geral, as britagens secundrias e tercirias normalmente tmum contedo de finos tal em sua alimentao que justifica a existncia de escalpe prvio.

A presena de blocos de grandes dimenses, por outro lado, prejudica muito acapacidade de britadores de rolos e aumenta muito o desgaste em britadores de impacto,

especialmente quando esses equipamentos operam como britadores primrios.

Contedo de argila e umidade

Os minrios que apresentam um alto contedo de argila e elevada umidade,impossibilitam praticamente a britagem em granulometria de 20 25 cm, pois dificultam openeiramento e a operao de alguns tipos de britadores.

Britadores giratrios, cnicos e de mandbulas so altamente sensveis presenade argila e umidade no minrio.

Densidade do material

Os britadores so equipamentos que apresentam como constante a capacidadevolumtrica de produo. Assim, a capacidade desses equipamentos, expressa em t/h, proporcional densidade do minrio. Como a capacidade nominal referente a materialcom densidade 2,7 a capacidade real volumtrica para materiais com outras densidadespode ser expressa por:

Capacidade real capacidade nominal xdensidade real

2 7,

Forma das partculas

A forma das partculas importante na definio da boca de entrada dosequipamentos. Para materiais lamelares exige-se uma relao entre a boca de entrada e otamanho mximo das partculas maior do que a geralmente requerida para minrios nolamelares.

Corrosividade do minrio

Minrios corrosivos impem condies especiais na escolha dos materiais eequipamentos usados na instalao.

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Exerccio de Aplicao

Projetar uma instalao de britagem para 70 m3/h de minrio que vem da mina comum top size de 30 polegadas (0,76 m) e 25% menor que 2,5 polegadas. Sabe-se que o Wido minrio Wi = 10 kWh/sht. A densidade aparente do minrio 1,25 o teor de argila maior que 5% e a umidade 10%.

Pela Tabela 4.6 de capacidades de produo (m3/h), escolhe-se um britador queparece adequado: 8050C que tem capacidade 65-88 m3/h de produto operando com aabertura de sada na posio fechada (APF) com 4 e na posio aberta (APA) ter 5, jque por essa tabela sabe-se que o movimento da mandbula igual a 1. A abertura dealimentao deste britador de 40 (1 m).

Pela Figura 4.18, a curva referente a 5 nos fornece dados para calcular a curvagranulomtrica do produto britado que est apresentado na Tabela 4.8.

Tabela 4.8 - Distribuio granulomtrica do produto britado-britador de mandbulas (5).

Faixa Granulomtrica Percentagem Capacidade m3/h

+ 5 15 10,5- 5 + 3 30 21- 3 + 2 17 11,9- 2 + 1 16 11,2- 1 + 9 6,3- 13 9,1Total 100 70

Pode ser observado que:

a) 85% do produto britado menor que 5, isto , passa numa tela de peneiracom essa abertura. O restante, ou seja, 15% ficou retido na mesma tela por sermaior que 5.

b) 55% do produto menor que 3 e, portanto o complemento, 45% maior que3. Como 15% maior que 5, tem-se 45 - 15 = 30%, ou seja, a percentagemdo produto de tamanho entre 5e 3.

c) 38% do produto menor que 2. Mas como 55% menor que 3, tem-se55 - 38 = 17%, ou seja, a percentagem do produto de tamanho entre 3 e 2.

A capacidade real deve ser recalculada com alguns fatores prprios. Esta dadapela expresso:

Q = Qt. A . B . C . D

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onde:

Qt = capacidade de tabela;

A = densidade aparente;

B = fator dependente do Wi;

C = tamanho da alimentao;

D = umidade.

Estes dados esto apresentados nas Tabelas 4.9 e 4.10 e Figuras 4.20 e 4.21.

Q = 70 x 1,25 x 1,15 x 0,94 x 0,7 = 66,2 m3/h

Q = 66,2 m3/h a capacidade do britador escolhido com o minrio proposto.

Tabela 4.9- Densidade aparente dos materiais britados (Fonte Manual da Fao).t/m

3Fator A t/m

3Fator A

1,2 0,75 1,9 1,191,3 0,81 2 1,251,4 0,88 2,1 1,311,5 0,94 2,2 1,381,6 1 2,3 1,441,7 1,06 2,4 1,51,8 1,13

Tabela 4.10 - Fator B dependente do Wi.Wi 10 12 14 18 22B 1,15 1,1 1 0,9 0,8

Figura 4.20 - Fator de tamanho de alimentao.

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Figura 4.21 - Fator de umidade para britadores giratrios e mandbulas.

CLCULO DO REBRITADOR

Baseado nos dados da Tabela 4.6, observa-se que 31,5 m 3/h maior que 3 e 38,5m3/h menor que 3.

Pela Tabela 4.11 pode-se escolher o rebritador secundrio 9026 com abertura da

boca de sada na posio fechada 1 que tem capacidade de 29 37 m3/h. Como omovimento do queixo , entra-se na curva 2 da Figura 4.18, para obter a distribuiogranulomtrica do produto (Tabela 4.12).

Tabela 4.11- Capacidade de produo (m3/h) rebritadores de mandbulas

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Tabela 4.12- Distribuio granulomtrica do produto britado - rebritador de mandbulas.

Faixa Granulomtrica Percentagem Capacidade m3/h

- 5 + 3 7 2,2- 3 + 2 22 6,9- 2 + 1 31 9,8- 1 + 17 5,4- 23 7,2

Total 100 31,5

Os 70 m3/h esto praticamente abaixo de 3, pode-se escolher um rebritadorHydrocone 3 51 (Tabela 4.13) que tem uma capacidade de 68 a 92 m 3/h com cargacirculante.

Pela Figura 4.22 observa-se que 85% do produto se encontra abaixo de e s15% retornar como carga circulante. A Figura 4.23 mostra um esquema para o processode britagem do material.

Tabela 4.13 Capacidade de produo circuito fechado rebriadores Hydrocone.

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Figura 4.22 - Curvas granulomtricas - britadores hydrocones (cmara para mdios).

BRITADOR DEMANDBULA 8050 C

ROM

PENEIRA3"

REBRITADOR DEMANDBULA 9026

+ 3"

REBRITADOR HYDROCONE3 1/2" 51

PENEIRA1/2"

- 3" - 3"

+ 1/2"

-1/2"

MOAGEM

Figura 4.23 - Esquema do circuito de britagem.

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BIBLIOGRAFIA

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Florianpolis-SC, junho/2004.11) GONALVES, M.; ARTHUSO, V.; DEGUTI, R.; OHASHI, T. (2000). Produo de

areia de brita com qualidade. Areia & Brita, n o10, abril/maio/junho/2000,p.20-25.

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GLOSSRIO

Relao da reduo (RR) - o quociente entre os tamanhos mximos daalimentao e do produto, de uma operao decominuio.

Escalpe - a eliminao de finos antes de uma operao debritagem.

Top size - tamanho mximo da partcula para alimentar obritador.

Gape - a abertura da boca do britador.

Teor de slica equivalente - igual a soma de contedos de slica na forma delivre e de xidos metlicos.

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MOAGEM

A moagem o ltimo estgio do processo de fragmentao. Neste estgio aspartculas so reduzidas, pela combinao de impacto, compresso, abraso e atrito, a um

tamanho adequado liberao do mineral, geralmente, a ser concentrado nos processossubsequentes. Cada minrio tem uma malha tima para ser modo, dependendo de muitosfatores incluindo a distribuio do mineral til na ganga e o processo de separao que vaiser usado em seguida.

A moagem a rea da fragmentao que requer maiores investimentos, maior gastode energia e considerada uma operao importante para o bom desempenho de umainstalao de tratamento. A submoagem do minrio resulta num produto grosso comliberao parcial do mineral ltil, inviabilizando o processo de concentrao. Neste caso, arecuperao parcial do mineral til e a baixa razo de enriquecimento respondem pelainviabilidade do processo. A sobremoagem tambm no desejada, pois ela reduz otamanho das partculas, desnecessariamente, o que acarretar maior consumo de energia eperdas no processo de concentrao.

conclusivo que a moagem deve ser muito bem estudada na etapa dedimensionamento e escolha de equipamento e muito bem controlada na etapa de operaoda usina, pois o bom desempenho de uma instalao industrial depende em muito daoperao de moagem.

Os equipamentos mais empregados na moagem so: moinho cilndrico (barras,bolas ou seixos), moinho de martelos entre outros.

Moinhos Cilndricos

Descrio Geral

Estes moinhos so constitudos de uma carcaa cilndrica de ferro, revestidainternamente com placas de ao ou borracha, que gira sobre mancais e contm no interioruma carga solta de barras ou bolas de ferro ou ao (Figura 4.24).

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Figura 4.24 - Moinho Cilndrico.

Os corpos moedores so elevados pelo movimento da carcaa at um certo pontode onde caem, seguindo uma trajetria parablica, sobre as outras bolas que esto na parteinferior do cilindro e sobre o minrio que ocupa os interstcios das bolas. As bolasacompanham o movimento da carcaa e impelidas pela fora centrfuga percorrem umatrajetria circular (Figura 4.25). Enquanto a fora centrfuga for maior que a fora da

gravidade, as bolas permanecem nesta trajetria. No momento que o componente da forada gravidade que se opem a fora centrfuga for maior que esta, as bolas abandonam atrajetria circular e passam a seguir uma trajetria parablica mostrada na Figura 4.25.

Figura 4.25 - Velocidade crtica do moinho.

H, entretanto, um momento que as duas foras se igualam e o incio da queda dabola (Figura 4.26). Neste momento tem-se:

F Fc cos

c

[4.22]

Sendo: F a fora centrfuga e F cos a componente da gravidade.

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Sabe-se que:

Fmv

rFc

2

e mg

Substituindo em (1) teremos:

mvr

mg2

cos [4.23]

A velocidade v (velocidade linear) pode ser expressa pelo seguinte valor v = 2 r n,sendo n o nmero de rotaes. A expresso [4.23] ficar:

r

cos g2

1n [4.24]

Figura 4.26 - Foras agindo sobre uma bola em um moinho.

Aumentando-se a velocidade do moinho chega um momento em que a bola ficapresa carcaa pela ao da fora centrfuga, durante a volta completa do cilindro. Nessascondies o = 0 e cos = 1 e a bola no realiza qualquer trabalho, no havendo portantomoagem. A velocidade do moinho em que isto ocorre chama-se velocidade crtica domoinho e pode ser calculada para qualquer moinho usando-se a seguinte expresso:

ps,emdadoforrquandor

54,2cnou

r

g

2

1cn

[4.25]

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metros.emdadoforrquando2r

42,3cne [4.26]

A velocidade de operao de um moinho sempre referida percentagem de suavelocidade crtica. Assim, por exemplo, um moinho que tenha um n e estejatrabalhando com 50 rpm diz-se que sua velocidade de 77% da velocidade crtica:

rpmc 65

50/65 x 100 = 77%.

Movimento das bolas dentro da carcaa

As bolas de um moinho em operao apresentam quatro movimentos que so vistosa seguir.

a) Rotao - as bolas giram em torno delas mesmas e produzem umafragmentao por compresso tal como no moinho de rolos. Este efeito pequeno dentro do moinho.

b) Translao - o movimento circular de acompanhamento da carcaa domoinho at uma certa altura. Este movimento no promove nenhumafragmentao e responsvel pelo gasto excessivo de energia na moagem.

c) Deslizamento - o movimento contrrio ao movimento do moinho. As vriascamadas de bolas deslizam umas sobre as outras e a superfcie interna domoinho dando origem fragmentao por atrito. Este efeito acentuadoquando a velocidade de rotao do moinho baixa.

d) Queda - o movimento resultante das bolas pela fora da gravidade e que vaidar origem fragmentao por impacto. Este efeito aumenta com a velocidadede rotao do moinho.

Regimes de operao do moinho

A velocidade, o fator de enchimento (isto , o volume ocupado pelas bolas emrelao ao volume do moinho) e mais outros fatores determinam o regime de operao domoinho. Tem-se ento, dois regimes no moinho: catarata e cascata.

Na moagem em catarata (Figura 4.27), a velocidade do moinho carrega as bolas atuma posio bem elevada e elas caem sobre as outras bolas e sobre a polpa causandofragmentao por impacto. Deve-se usar bolas maiores para aumentar ainda mais a energiado meio moedor e baixo fator de enchimento (menos bolas). Este regime adequado para afragmentao de material mais grosso e para evitar a produo de finos.

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Figura 4.27 - Moagem em regime de catarata.

Na moagem em cascata, (Figura 4.28), a velocidade baixa do moinho e o alto fatorde enchimento faz com que as bolas ao alcanarem uma certa altura rolem sobre as outrasno havendo quase impacto e a moagem se d por abraso e atrito. Deve-se usar bolas dedimetros menores. Este regime adequado para a obteno de um produto final comgranulometria fina.

Figura 4.28 - Moagem em regime de cascata.

Tipos de Moinhos Cilndricos

Moinho de barras

So moinhos cilndricos, que utilizam barras como meio moedor, e podem serconsiderados mquinas de britagem fina ou de moagem grossa. Eles so capazes desuportar uma alimentao to grossa quanto 50 mm e fornecer um produto to fino quanto500 m; so muitas vezes escolhidos para britagens finas quando o material argiloso.

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A caracterstica principal do moinho de barra que o comprimento da seocilndrica tem 1,25 a 2,5 vezes o dimetro. Essa razo importante porque as barras, quetm somente poucos centmetros menores que o comprimento da carcaa, devem serimpedidas de se atravessarem dentro da mesma; entretanto a razo no deve ser muitoelevada, pois isso acarretaria o uso de barras muito longas com tendncia a sedeformarem.

Moinho de bolas

Os estgios finais de fragmentao so realizados em moinhos cilndricos, usandobolas como meio moedor. Como as bolas tm maior rea superficial por unidade de peso doque as barras, so mais adequadas moagem fina. O termo moinho de bolas restritoqueles que tm a relao comprimento/dimetro de 1,5 a 1 e at menor. Moinhos longoscom a relao L/D de 3 a 5, usando bolas como meio moedor, so geralmentecompartimentados sendo que em cada compartimento tem-se um dimetro de bolasdiferente.

Os moinhos cilndricos tm o seu tamanho expresso pelas dimenses do dimetro edo comprimento da carcaa, sendo que geralmente se considera a dimenso interna

carcaa e externa ao revestimento quando se refere ao dimetro, e a medida interna aosrevestimentos das tampas quando se refere ao comprimento.

As carcaas dos moinhos so fabricadas para suportar o impacto de cargas pesadase usa-se, normalmente, chapa de ao-carbono, calandrada e soldada. Nos moinhosgrandes comum existir um ou dois acessos na carcaa, para manuteno. As cabeceirasso fabricadas em ao fundido ou ferro fundido nodular, em uma s pea, e so ligadas aocilindro por flanges aparafusados. Os moinhos industriais possuem diversos furos nacarcaa para aparafusar o revestimento do cilindro.

A utilizao do revestimento tem como finalidade proteger o cilindro contra odesgaste e reduzir o deslizamento da carga moedora dentro da carcaa. O revestimento feito de vrias ligas metlicas, de borracha e raramente de cermica ou de quartzito para

usos muito especiais. So produzidos diferentes formas de revestimentos aplicveis, cadauma delas, ao tipo de moinho (bolas ou barras), tamanho, material a processar (dureza,tamanho), velocidade de operao, etc. Na Figura 4.29 so apresentados os tipos maiscomuns de revestimento.

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Figura 4.29 - Tipos de revestimentos de moinhos.

Alimentadores

O tipo de arranjo de alimentao usado no moinho depende do circuito de moagem,que pode ser aberto ou fechado, a seco ou a mido. O tamanho e a velocidade dealimentao tambm so importantes. Moinhos que operam a seco so usualmentealimentados por algum tipo de alimentador vibratrio. Nos moinhos a mido usam-se trstipos de alimentadores: spout feeder, scoop feeder(alimentador bico de papagaio) e drumfeeder(alimentador de tambor). O mais simples de todos o spout feeder que consiste deuma calha cilndrica ou elptica independente do moinho e lanando a polpa de alimentaono interior do cilindro. Este sistema se aplica quando a classificao feita em ciclonesmontados a uma altura suficiente para alimentar por gravidade. Tambm se usa emmoinhos de barras operando em circuitos abertos. O alimentador scoop feeder o maisutilizado com moinho pequeno, em circuitos fechados, com classificador espiral, poisdispensa bomba de elevao de polpa. O alimentador de tambor deve ser usado no lugardo spout feeder quando no se tem altura suficiente. A alimentao entra no tambor viauma calha e uma espiral interna carrega a alimentao at o revestimento do munho. O

alimentador de tambor facilita a adio de bolas ao moinho.

Descarga

Os moinhos de barras e de bolas so, muitas vezes classificados de acordo com anatureza do dispositivo de descarga da polpa durante a moagem. Em geral quanto maisprximo da periferia da carcaa e da boca de alimentao estiver situada a sada da polpa,mais rpido o material descarregado, e ocorre menos sobremoagem. Nos moinhos debarras os tipos de descarga mais comuns so: transbordo, descarga perifrica central edescarga perifrica terminal (Figura 4.30).

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Figura 4.30 - Tipos de descarga de moinhos cilndricos.

Os moinhos com descarga perifrica central so alimentados pelas duasextremidades atravs dos munhes e a descarga do produto do moinho atravs de janelasno centro da carcaa. O tempo de residncia pequeno, e um gradiente inclinado, produzemuma moagem grossa com um mnimo de finos, mas, a razo de reduo limitada. Estemoinho pode ser usado a seco ou a mido e tem a sua maior aplicao na preparao deareias, onde exigem-se capacidade elevada e granulometrias grossas.

Os moinhos com descarga perifrica terminal so alimentados por uma dasextremidades e descarregam o produto modo pela outra, atravs de vrias aberturas

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perifricas. Este tipo de moinho usado principalmente em moagem a seco e a mido equando se deseja produtos moderadamente grossos.

Nos moinhos de bolas os tipos de descarga mais usados so: descarga por grade edescarga por transbordo. Aqueles com descarga por grade, possuem uma grelha entre ocorpo cilndrico da carcaa e o cone de descarga permitindo a polpa passar livrementepelas aberturas da grelha, mas no as bolas. Existe um dispositivo de elevao da polpa no

compartimento posterior grelha que facilita o fluxo de polpa no moinho provocando maiorvelocidade do fluxo de polpa na descarga do moinho. Esses moinhos tm um nvel de polpamais baixo do que os de transbordo, reduzindo assim o tempo de residncia das partculase evitando a sobremoagem.

Operao

A importncia da operao de moagem na indstria reside no fato que a maior parteda energia gasta no processamento mineral absorvida pela operao de moagem. Istonos leva a afirmar que a maior parte do custo do tratamento depende dessa operao e,portanto, a sua otimizao constitui um constante desafio aos operadores.

O mtodo de clculo do gasto de energia em moinhos cilndricos ser detalhado em

outra parte deste captulo.

Nem toda a energia demandada pelo processo de moagem utilizada na quebra dapartcula. A movimentao dos corpos moedores consome grande parte da energiafornecida ao moinho, assim como outros fatores influenciam no consumo de energia dosmoinhos. So eles: velocidade de operao, frao do volume do moinho ocupado pelacarga de meio moedor (fator enchimento), percentagem de slidos na polpa, tamanho domeio moedor e carga circulante.

Velocidade de Operao

A velocidade adequada para operao de moinhos cilndricos so apresentados naliteratura e nos catlogos dos fabricantes com valores bem variveis e algumas vezes at

conflitantes.

Na dcada de 20 usavam-se velocidades acima de 80% de velocidade crtica nosmaiores moinhos operados na poca ( 2,4 m). Entretanto, Taggart mostrou que operando-se a 57% da velocidade crtica reduzia-se o consumo de energia assim como derevestimento e de bolas, sem baixar muito a capacidade do moinho. Atualmente, todos osfabricantes recomendam uma sensvel diminuio da velocidade de operao com oaumento do dimetro do cilindro. Na Tabela 4.14 esto os valores recomendados pela Allis-Chalmers.

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Tabela 4.14 - Relao dimetro - velocidade de operao de moinhos.

Dimetro Interno % Velocidade Crtica

Metros Ps Barras Bolas

0,91-1,83 3-6 76-73 80-781,83-2,74 6-9 73-70 78-752,74-3,66 9-12 70-67 75-723,66-4,57 12-15 67-64 72-694,57-5,49 15-18 - 69-66

Na Figura 4.31 pode-se ver o efeito da velocidade na potncia consumida nomoinho.

Figura 4.31 - Efeito da velocidade do moinho em sua potncia.

Fator de enchimento

Fator de enchimento a porcentagem do volume do moinho ocupado com os corposmoedores, incluindo os vazios entre os mesmos. Pode ser determinado, de formaaproximada, pela expresso:

F = 113 126 Hc / D [4.27]

onde:

F = fator de enchimento;

Hc = distncia do topo do moinho ao topo da carga em repouso, em metros;

D = dimetro do moinho, em metros.

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A maior capacidade do moinho com um fator de enchimento (carga do meiomoedor) de 50%. Entretanto, na prtica este nem sempre o valor mais adequado segundoo tipo de moinho e o tipo de descarga. Na Tabela 4.15 apresentam-se os valores maisusados.

Tabela 4.15- Valores usuais de fator de enchimento dos corpos moedores.

Tipo Fator de EnchimentoMoinho de transbordo 45 a 30%

Moinho de grade 55 a 35%

Moinho de barras 40 a 22%

PORCENTAGEM DE SLIDOS NA POLPA

Os moinhos cilndricos trabalham a seco ou a mido, entretanto, em tratamento deminrios, o mais comum o mido. A quantidade de gua usada no moinho para formar apolpa depende da granulometria da alimentao e do tipo de moinho. A utilizao de polpamuito diluda leva a uma moagem pouco eficiente, pois as partculas slidas se encontram

muito dispersas na polpa sendo poucos os choques efetivos entre elas e as bolas.Elevando-se a percentagem de slidos h um aumento na eficincia de moagem com umareduo considervel no consumo de bolas. Essa melhora vai at um certo ponto quandoento a eficincia comea decrescer. Portanto, a capacidade de moagem passa por umponto mximo que corresponde a uma determinada concentrao de slidos na polpa domoinho. Na Tabela 4.16 temos dados fornecidos pelo Taggart relacionando o tamanho daalimentao, tipo de moinho e porcentagem de slidos.

Tabela 4.16- Tamanho da alimentao e % de slidos para vrios tipos de moinho.Tamanho Alimentao

Tipos de Moinhos 3 a 14 14 a 28 28 a 48 48 a 65 65

Malhas Malhas Malhas Malhas Malhas

Barras 80 a 60 75 a 70 70 a 65

Bolas (descarga de transbordo) 75 a 50 80 a 65 85 a 65 85 a 65 80 a 60

Bolas (descarga de grade) 80 a 75 75 a 65 80 a 70 85 a 70 80 a 65

A porcentagem de slidos tima funo da distribuio granulomtrica da cargacirculante. Deve-se, portanto, considerar em conjunto a operao de moagem e aclassificao, de forma a otimizar-se a eficincia de moagem. A ausncia de finos diminui aviscosidade da polpa e piora o desempenho da moagem. Isso demonstra que no temsentido elevar-se a eficincia de classificao alm de um certo ponto. Estudos de Rowlandmostraram que existe para o moinho de barras um teor timo de finos para o qual mxima

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a capacidade de produo do mesmo. O excesso de finos entretanto, compromete odesempenho do moinho.

Klimpel realizou uma srie de estudos sobre o efeito de aditivos qumicos moagema mido e verificou que o controle da fluidez da polpa uma forma econmica de melhorara velocidade de moagem, sem aumentar os gastos de energia e consumo de meio moedor.

Tamanho dos corpos moedores

O tamanho dos corpos moedores um dos principais fatores que afetam a eficinciae a capacidade do moinho. Este tamanho pode ser calculado usando-se princpios tericose posteriormente, ajustando-se para cada instalao com a prtica industrial. O tamanhoprprio das bolas a serem adicionadas num moinho em operao o tamanho adequadopara quebrar as maiores partculas da alimentao. Entretanto, este tamanho no pode sermuito grande pois o nmero de contatos de quebra ser reduzido assim como a capacidadedo moinho. A determinao do dimetro mximo da barra ou da bola de grandeimportncia pois usual se fazer a reposio do peso dos corpos moedores desgastados,utilizando-se apenas este tipo de meio moedor. Com auxlio das frmulas estabelecidas porRowland, calculam-se os dimetros mximos dos corpos moedores.

Para barras

RF Wi Sg

V Dc

0 750 5

160 3281254

,,

% ,, [4.28]

Para bolas

BF

K

WiSg

V Dc

05 0 3

3281

, ,

% ,

4

Sg

%Vc

, onde [4.29]

R = dimetro mximo das barras em mm;

B = dimetro mximo das bolas em mm;

F = tamanho em que passa 80% da alimentao em mm;

Wi = ndice de trabalho em kWh/t;

= massa especfica do minrio em g/cm3;

= % da velocidade crtica;

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D = dimetro interno ao revestimento da carcaa em m;

K = fator varivel com o tipo de moagem (ver Tabela 4.17).

Tabela 4.17- Valores de K varivel com o tipo de moinho.

Tipo de Moinho Valores de K

Moinho de transbordo a mido 350Moinho de grade a mido 330

Moinho de barras a seco 335

O desgaste dos corpos moedores com o uso faz com que, ao final de algum tempo,se tenha uma distribuio contnua de dimetros, o que denominado carga de equilbrioou sazonada. Por este motivo recomendvel que se d a partida do moinho com umacarga de meio moedor prxima a carga de equilbrio.

Tendo-se o tamanho mximo do dimetro da barra ou da bola entra-se em tabelasfornecidas por Bond e determina-se a percentagem em peso de cada dimetro que vai serutilizado.

A seguir so apresentadas as tabelas de Bond para carga inicial de barras e bolas(Tabelas 4.18 e 4.19).

Tabela 4.18- Carga inicial de barras (% peso).Dimetro Dimetro de reposio (mm)

(mm) 125 115 100 90 75 65

125 18

115 22 20100 19 23 20

90 14 20 27 20

75 11 15 21 33 31

65 7 10 15 21 39 34

50 9 12 17 26 30 66Total 100 100 100 100 100 100

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Tabela 4.19- Carga inicial de bolas (% peso).Dimetro Dimetro de reposio (mm)

(mm) 115 100 90 75 65 50 40

115 23

100 31 23

90 18 34 2475 15 21 38 31

65 7 12 20,5 39

50 3,8 6,5 11,5 19 43 40

40 1,7 2,5 4,5 8 17 45 51

25 0,5 1 1,5 3 6 15 49

Total 100 100 100 100 100 100 100

Circuitos de Moagem

A moagem pode ser a seco ou a mido dependendo do processo subsequente e danatureza do material a ser modo. A moagem a seco exigida por alguns materiais devidos modificaes qumicas ou fsicas que ocorrem quando se adiciona gua; essa causamenos desgaste no revestimento e no meio moedor, mas produz grande proporo de finoo que em alguns casos desejvel.

A moagem a mido a mais usada em tratamento de minrios por ser a forma maiseconmica e mais adequada aos tratamentos posteriores.

As vantagens da moagem a mido so:

a) menor consumo de energia em kWh/t;

b) maior capacidade por unidade de volume do moinho;

c) torna possvel o uso de peneiramento e classificao a mido no controle doproduto;

d) elimina o problema de poeira;

e) torna possvel o uso de meio de transporte simples como calhas, bombas ecanos.

O tipo de moinho para um caso particular deve ser considerado simultaneamentecom o circuito que ser usado. Os circuitos so divididos em dois grandes grupos: abertos

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e fechados. No circuito aberto o material alimentado no moinho numa velocidade tal que,numa passagem, o produto j fica no tamanho requerido.

O circuito aberto pouco utilizado pois no possui nenhum tipo de controle dadistribuio de tamanho do produto. A taxa de alimentao tem que ser suficientementebaixa para assegurar que todas as partculas da polpa sejam quebradas; com isso muitaspartculas do produto sofrem sobremoagem o que consome uma energia desnecessria e

pode dificultar o tratamento subsequente.

Na indstria, geralmente, a moagem realizada em circuito fechado (Figura 4.32),com um classificador ou peneira, cuja frao grossa retorna ao moinho como cargacirculante.

MOINHO

SEPARAO POR TAMANHO PRODUTOD R

F

Figura 4.32 - Moinho em circuito fechado.

Chama-se carga circulante razo entre o retorno do classificador e a alimentao,expresso em percentagem.

Cc DF

x100 [4.30]

Como F = R quando o moinho est em regime pode se escrever C .DRc

x100

A moagem em circuito fechado reduz o tempo de residncia das partculas eportanto a proporo de partculas de tamanho fino, se comparada com a moagem emcircuito aberto. Isso diminui a sobremoagem e aumenta a energia disponvel para amoagem de partculas mais grossas. Como a tonelagem da nova alimentao cresce, acarga circulante vai aumentar tambm, j que aumenta o underflow do classificador.Entretanto a alimentao composta do moinho torna-se mais fina por influncia do aumentodo material que retorna do classificador. Devido diminuio do tempo de residncia, omaterial da descarga do moinho torna-se mais grosso, logo a diferena do tamanho mdioda alimentao composta e da descarga, diminui.

A capacidade do moinho aumenta com a diminuio do dimetro das bolas, devidoao aumento da superfcie de moagem, at o ponto em que o ngulo de pega entre as bolas

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e as partculas excedido. Conseqentemente, quanto mais partculas de tamanho prximoao tamanho desejado existirem na alimentao composta do moinho, e quanto mais fina fora alimentao, menor ser o dimetro mximo das bolas necessrias quebra.

Dentro de limites, quanto maior a carga circulante maior ser a capacidade domoinho. A carga circulante tima de um circuito depende da capacidade do classificador edo custo de transportar a carga para o moinho. A carga circulante fica normalmente entre

100 e 350%, entretanto pode chegar a to alto quanto 600%.

Os moinhos de barras geralmente operam em circuito aberto, principalmente quandopreparam material para moinho de bolas.

Os moinhos de bolas so, praticamente, sempre operados em circuito fechado comalgum tipo de classificador.

O princpio que rege a ao de todos os classificadores o tempo diverso desedimentao das partculas suspensas num fluido, o que significa que as partculas soclassificadas no s pelo seu tamanho como pela sua densidade. Assim uma partcula dealta densidade e pequeno tamanho vai ter um comportamento igual ao de uma partcula debaixa densidade e tamanho mais grosso. Logo um minrio contendo um mineral valioso

mais denso, este ser sobremodo, pois retornar ao classificador como underflowmesmoj estando em granulometria adequado concentrao.

Nas usinas de recuperao de ouro, onde o ouro livre grosso est presente, comum se incorporar algum concentrador gravtico no circuito, j que o ouro nativo muitodenso e invariavelmente retorna ao moinho no underflow do classificador. Alm disso,sendo o ouro muito malevel ele vai se deformar no moinho mas no quebra e assimcontinua sendo recirculado.

Aplicaes do moinho de barras e de bolas

O moinho de barras utilizado na moagem primria recebendo o minrio que vem

com granulometria que varia de 3/4 a 3/8 de polegada (19 a 9,53 mm). O meio moedorsendo barras de peso considervel torna este moinho apto a moer material mais grossopois a queda de uma barra produz um impacto significativo, sendo este o mecanismo defragmentao predominante no moinho de barras. Este moinho geralmente trabalha emcircuito aberto.

O moinho de bolas em regime de catarata tambm pode ser alimentado commaterial grosso (3 a 4 mm) mas geralmente trabalha em circuito fechado com classificador,pois apesar de predominar o impacto, a abraso e o atrito tambm tm ao destacada.

O moinho de bolas, em regime de cascata, utilizado em moagem secundria com afinalidade de fragmentar o minrio na malha requerida ao processo subsequente. A

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alimentao deve ser mais fina e constituda do produto da moagem primria feita nummoinho de barras ou de bolas, em regime de catarata.

A tendncia atual o uso de um nico estgio de moagem num moinho de bolas,com bolas grandes e alta razo de reduo. Neste caso o material deve vir da britagem emtamanho menor possvel.

Moinho de Martelos

O moinho de martelos (Figura 4.33) consiste de um eixo girando em alta rotao eno qual ficam presos, de forma articulada, vrios blocos ou martelos. O material alimentado pela parte superior e as partculas sofrem o impacto dos martelos e soprojetadas contra a superfcie interna da cmara, fragmentando-se, para depois seremforadas a passar por tela inferior que vai bitolar a granulometria da descarga.

Figura 4.33 - Moinho de martelos.

Esse tipo de moinho tem pouca aplicao na concentrao de minrios pois, sendoas gangas geralmente silicosas, desaconselha-se o seu uso devido ao grande desgaste dasuperfcie interna, da tela e dos martelos.

Entretanto, largamente empregado na indstria qumica, onde as substncias soordinariamente menos abrasivas e tambm na fragmentao de calcreos.

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Moinho de Discos

Este tipo de moinho tem dois discos com ressaltos internos, sendo um fixo e outromvel, dotado de movimento excntrico (Figura 4.34). A alimentao vem ter ao centro dosdiscos atravs da abertura central do disco fixo e a sofre o impacto e o atrito do discomvel que com seu movimento excntrico vai fragmentando e forando o material para aperiferia, caindo depois numa cmara coletora. A granulometria da descarga dada peloajuste da abertura entre os discos na parte perifrica, onde eles so lisos. Ele empregadopara pulverizar amostras, desde que a contaminao com ferro proveniente do desgastedos discos no prejudiquem a sua utilizao.

Figura 4.34 - Moinho de discos.

Moinho Vibratrio

So moinhos para operaes contnuas ou em batelada moendo o material emgranulometria muito fina e operando a seco ou a mido. So constitudos de dois tubossobrepostos. Entre eles fica um peso apoiado excentricamente e conectado por uma juntauniversal flexvel a um motor de 1.000 a 1.500 rpm. A rotao do excntrico vibra os tubosproduzindo uma oscilao circular de poucos milmetros (Figuras 4.35 e 4.36).

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Figura 4.35 - Moinho vibratrio - Corte lateral.

Figura 4.36 - Moinho vibratrio.

Os tubos so 60-70% ocupados com meio moedor, geralmente bolas de ao de 10 a50 mm. O material que est sendo modo passa longitudinalmente atravs do cilindro comoum fluido, numa hlice de spin complexo, assim levando o meio moedor a fragment-lo poratrio. O material alimentado e descarregado atravs da junta flexvel.

Os moinhos vibratrios so atraentes pelo seu pequeno tamanho e baixo consumode energia quando comparados a outros moinhos. Eles podem produzir material com reasuperficial de 500 m2/g, granulometria fina que no se obtm num moinho de bolasconvencional. Constroem-se moinhos vibratrios de at 15 t/h de capacidade, emboraunidades de mais de 5 t/h envolvam considerveis problemas de engenharia. A faixa detamanho do material processado em mdia de 30 mm de alimentao, e menos de10 m o produto.

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Moinhos de Rolos de Alta Presso

Os moinhos de rolos com mesa giratria tm origem nos antigos moinhos de rolos,com ms de pedra, movidos por trao animal e usados para moagem de gros.

O moinho de rolos com mesa giratria foi patenteado, na Alemanha, pelo Sr. CurtLoesche, em 1927. Seu desenvolvimento ocorreu com o surgimento de novos materiais e

mecanismos capazes de suportar e transmitir os elevados esforos resultantes de suaoperao.

Esse moinho constitudo por uma mesa giratria e sobre esta se localizam os rolosestacionrios, no entanto giratrios sobre o seu prprio eixo (Figura 4.37). A presso dosrolos sobre a mesa controlada, hidraulicamente, com sistemas de alvio para permitir oafastamento dos rolos, no caso de corpos estranhos. Nesse, o material cominudo arrastado verticalmente pelo ar, no sentido das ps do classificador, para o interior dacmara de moagem e atravs de aberturas anulares externas. O material retido peloclassificador precipita-se sobre a mesa, reiniciando o ciclo de moagem, at atingir agranulometria de corte do classificador.

Figura 4.37 Esquema de um moinho de rolos com mesa giratria (Fonte:PERCI, 2003).

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A compresso em camadas de partculas o mecanismo de fragmentaopredominante nos moinhos de rolos com mesa giratria. Com a formao de um leito sobrea mesa, as partculas apoiam-se umas sobre as outras e a fora aplicada, nos diferentespontos das partculas, produz mltiplas fraturas, resultando numa grande produo de finos.

Na indstria cimenteira, a moagem de farinha crua, em moinhos de rolos, seconsolidou como uma alternativa moagem tradicional. No ano de 2002, apenas um

fabricante de moinho de rolos registrava o fornecimento de 275 moinhos para a moagem defarinha crua, na indstria cimenteira.

No Brasil, a indstria de cimento Votorantin j opera com 10 moinhos de rolos commesa giratria, com capacidade de 2.700 t/h de farinha crua.

Os moinhos de rolos com mesa giratria operam com uma alimentao abaixo de 38mm, obtendo um produto de moagem abaixo de 70 m.

Os primeiros moinhos de rolos usados para moagem de farinha crua soconhecidos, no mercado, pela sigla de MPS. Algumas vezes essa sigla usada,indistintamente, para designar todos os tipos de moinhos de rolos com mesa giratria.Esses foram fabricados, inicialmente, pela Pfeifer AG e depois, sob licena dessa, pela F. L.Smith. Esses moinhos tm sido usados para moagem de farinha crua e de carvesminerais. O moinho tipo MPS caracteriza-se por apresentar trs rolos esfricos suspensosnum quadro, comprimidos contra a superfcie da mesa giratria, por meio de tiranteshidrulicos. Esse tipo de moinho trouxe, como vantagem, uma reduo no consumo demetais, atribuda, principalmente, boa acomodao dos rolos esfricos pista.

O grupo Krupp Polysius deu uma nova soluo construtiva ao moinho MPS,utilizando apenas dois conjuntos de rolos esfricos duplos (Figura 4.38), com mancaisindependentes, que permitem trabalhar com velocidades perifricas diferentes.

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Figura 4.38 Diagrama esquemtico de um moinho Polysius.

Os moinhos HPGR (high pressure grinding rolls) apresentam, como vantagem, ummenor consumo de energia para uma dada relao de reduo, quando comparado aosmoinhos convencionais de bolas. Por outro lado, uma das dificuldades para convencer aindstria mineral a usar esse tipo de moinho, a percepo de que o desgaste dos rolos elevado e, conseqentemente, os custos operacionais.

Na figura 4.39 encontra-se um desenho esquemtico de um moinho Krupp PolysiusHPGR. Um dos rolos fixo e o outro montado em blocos, livre para se movimentar naspistas, em ngulo reto ao eixo do rolo. O movimento do rolo controlado de formahidrulica, cujas caractersticas so determinadas pelo estabelecimento da abertura dosrolos, da presso inicial nos acumuladores

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