CONCENTRAÇ TRAÇÃO E SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA, GRAVIMÉTRICA OU DENSITÁRIA
Prof. rof. Maurício Maurício Sart Sartor orii
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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Método de separação de partículas que se val vale da dif diferença erença entr ent re a densi densidade do mineral mineral-mi -minér nériio e os minerais minerais de ga ganga nga; • Na maioria dos casos, é necessária a adequaç dequação granulomét ranulométrrica; • A efi eficiênci ência dos equipame equipament ntos os será mai maior quant quantoo mai mais est est reit reit a for a dis dist ribuiç buição granulomé ranulométt rica na aliment mentaação. •
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Método de separação de partículas que se val vale da dif diferença erença entr ent re a densi densidade do mineral mineral-mi -minér nériio e os minerais minerais de ga ganga nga; • Na maioria dos casos, é necessária a adequaç dequação granulomét ranulométrrica; • A efi eficiênci ência dos equipame equipament ntos os será mai maior quant quantoo mai mais est est reit reit a for a dis dist ribuiç buição granulomé ranulométt rica na aliment mentaação. •
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Meca ecanis nismos at uant uantes es • • • • •
Aceleração Diferencial; Sedimentação Retardada; Consolidação Intersticial; Veloc elociidade dif diferenci erencial em esc escoament oamentoo laminar; Ação de de for forçças de cis cisalha alhamento. ment o.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Meca ecanis nismos at uant uantes es •
Aceleração Diferencial: – Meca ecanis nismo mai mais efeti efetivo em equi equipa pament mentos os
cíclicos, como os jigues; – Na acel aceler eraç ação ão na sedi sediment mentaç ação ão das part part ícul ículas as:: Partículas mais densas adquirem maior aceleração, percor percorrendo rendo um maior desl desloca ocament ment o dura durante nt e o ciclo. ciclo. aceleraçã eleração ini i niccial dos minerais é independent independentee do • A ac t amanho, amanho, dependend dependendoo apenas apenas da densi densidade. deslocament ocamentoo das part part ícul ículas as será mais mais afetada afetada pela • O desl aceleraç aceleração ão dif diferencial do que pela pela vel velocidade termi terminal. nal. •
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Mecanismos atuantes •
Aceleração Diferencial:
t = muito curto
t =0
Leve Pesado
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Mecanismos atuantes •
Sedimentação Retardada ou com interferência: – Baseia-se na diferença de velocidade entre as
partículas; – Influenciam na velocidade de sedimentação: Densidade; • Diâmetro; • Forma. •
– Partículas pequenas, com densidade grande podem
apresentar mesma velocidade de sedimentação que partículas grandes e leves.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Mecanismos atuantes •
Sedimentação Retardada ou com interferência:
t = curto
t =0
Leve Pesado
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Mecanismos atuantes •
Consolidação Intersticial: – Ocorre devido a formação de interstícios (vazios)
entre partículas grosseiras, proporcionando liberdade de movimento das partículas finas nos vazios; – Ex.: após a expansão do leito de um jigue, o leito começa a se compactar e as partículas pequenas podem descer por entre as graúdas, sofrendo ação da gravidade e da sucção promovida pelo fluido descendente.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Mecanismos atuantes •
Consolidação Intersticial:
Início
Início 2,5º 2,50 – 1,75 1,75 – 1,50 1,50 – 1,20 < 1,20
Significado Separação eficiente até 200# (74µm) Separação eficiente até 100# (150µm)
Separação possível até 10# (1,4mm) porém difícil Separação possível até 6mm, porém difícil Separação possível apenas com utilização de líquidos densos
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA SIMPLES(Sluice Box): - Tem seu uso conhecido desde o século XVI (AGRÍCOLA, 1556); - Aplicadas até hoje na concentração de minérios auríferos de aluvião; - Aplicação na concentração de cassiterita aluvionar (calhas com comprimentos variando de 50 a 300m – palongs);
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA SIMPLES(Sluice Box): - Consiste essencialmente de uma canaleta inclinada, feita normalmente de madeira e de seção transversal retangular. - No fundo da calha são instalados vários obstáculos (riffles), arranjados de modo a prover alguma turbulência e possibilitar a deposição das partículas pesadas, enquanto as leves e grossas passam para o rejeito. - Atualmente, os obstáculos foram substituídos por carpetes que são mais eficientes para aprisionar as partículas de ouro. - O minério alimenta a calha na forma de polpa diluída. - O pré-concentrado é removido manualmente da calha após interrupção ou desvio da alimentação, em alguns casos, requerendo um tratamento adicional de limpeza em outro equipamento de menor capacidade.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA SIMPLES(Sluice Box): - Aplicadas em uma ampla faixa granulométrica (100µm – 7mm), onde o mineral de interesse é de tamanho médio a grosso. - Vazão de água e inclinação regulados para que os seixos passem pelos riffles por rolamento. - O cascalho grosso é transportado ao longo das calhas por deslizamento e rolamento por sobre os riffles, enquanto o cascalho fino move-se em curtos saltos logo acima dos riffles. - As areias sedimentam nos espaços entre os riffles. - As areias são mantidas em um estado de sedimentação retardada e consolidação intersticial.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA SIMPLES(Sluice Box): - Objetivos dos riffles: - retardar o mineral valioso, mais denso, que sedimenta na parte inferior do fluxo; - formar uma cavidade para retê-lo; - proporcionar certo turbilhonamento da água para que haja separação mais eficiente entre os minerais com diferentes densidades. - Principais variáveis Operacionais: - largura; - profundidade; - inclinação; - comprimento (tendência: maior comprimento; maior recuperação); - vazão de água (maior quantidade para minérios mais finos).
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA SIMPLES(Sluice Box):
2011 – MG/Brasil 2011 - Gana
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): - Diferenças em relação a calha simples: - Fundo regular (sem riffles); - Remoção contínua do concentrado. - Apresenta boa recuperação porém baixo enriquecimento em uma única passada, requerendo múltiplos estágios.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): - Consiste de um canal inclinado que decresce em largura no sentido do fluxo. - A polpa, com alta percentagem de sólidos (50-55%), é alimentada na parte mais larga da calha em um fluxo relativamente laminar. - Ocorre uma variação de velocidade conforme a largura diminui, de modo que as partículas finas e pesadas se concentram na parte inferior do fluxo, por meio de uma combinação de sedimentação retardada e consolidação intersticial. - A diminuição da largura resulta em um aumento da espessura do leito da polpa e naturalmente facilita a separação entre os minerais leves e pesados. - No final da calha, a camada inferior do fluxo, de movimento mais lento e enriquecida com minerais pesados, é separada das camadas superiores por um cortador ajustado adequadamente.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): - Faixa granulométrica ideal: -10#(2mm) a +200# (74µm) - Capacidade: Depende da granulometria do material, variando de 0,5t.h-1 (areias finas) até 2,0t.h-1 (areias grosseiras). - Principais variáveis operacionais: - densidade da polpa/percentagem de sólidos; - posição dos cortadores; - inclinação da calha (entre 16 e 20 com a horizontal); °
°
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice):
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): Concentrador Canon
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): Concentrador Lamflo
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CONCENTRADOR REICHERT: - Aplicação além dos minerais pesados de areias, incluindo ferro, estanho, ouro, entre outros; - Consiste de uma série de cones invertidos sobrepostos por distribuidores cônicos, arranjado verticalmente.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CONCENTRADOR REICHERT: - A alimentação é feita homogeneamente sobre a superfície do distribuidor cônico (nenhuma concentração ocorre nesta etapa). - Quando a polpa flui no cone concentrador em direção ao centro, a espessura do leio cresce devido à menor seção transversal.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CONCENTRADOR REICHERT: - No ponto de remoção do concentrado, por uma abertura anular regulável, a espessura do leito é cerca de quatro vezes àquela da periferia do cone. - Os minerais mais densos tendem a permanecer próximos à superfície, formando uma camada estratificada. - As partículas leves passam por sobre a abertura anular e são conduzidas a uma tubulação central que alimenta outro estágio de cones.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CONCENTRADOR REICHERT: - O concentrador é montado em estrutura metálica, circular, com altura variável, dependendo do número de estágios. - Características: - Diâmetro típico: 2 m. - Inclinação do cone: 17 (fixo). °
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: CONCENTRADOR REICHERT: - Faixa granulométrica ideal: 0,5mm - 50µm; - Capacidade : 65 - 90t.h-1 (alta em comparação as calhas); - Percentagem de sólidos: 55 - 70%; - Consumo de água: 20 - 35m3.h-1; - Enriquecimento: 3 a 5 (baixo em comparação a mesas e jigues).
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Exercício: 1) Explique qual a diferença entre a concentração executada em calha simples e a concentração executada em calha estrangulada: 2) Por que o cone de Reichert apresenta maior capacidade e maior recuperação do que as calhas estranguladas? 3) Descreva os mecanismos predominantes na separação promovida pelos seguintes equipamentos: a) Calha simples; b) Calha estrangulada; c) Cone de Reichert.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA (Mesa Wilfley): - Teve suas primeiras utilizações no ano de 1895; - Consiste de um deque de madeira, revestido com material de elevado coeficiente de fricção (borracha ou plástico); - Parcialmente coberta por riffles; - Inclinação longitudinal constante, variando entre 45’ a 1 15’; °
- Inclinação transversal variável de 0 a 5 ;
°
- Apresenta movimento assimétrico na direção dos riffles; - Principais aplicações: cassiterita, ouro e carvão; - Faixa Granulométrica: -4mm +75µm; - Percentagem de sólidos máxima: 25%areias; 30%materiais finos.
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA:
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA: - Riffles: - Comprimento aumenta desde o lado da alimentação até o lado dos estéreis - Apresentam decréscimo de altura desde a extremidade do mecanismo de acionamento até a extremidade do concentrado; - Possibilitam a estratificação das partículas em camadas de diferentes densidades - Partículas menos densas escoam transversalmente à mesa - Partículas mais densas escoam longitudinalmente à mesa
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA:
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA: - Finalidade dos Riffles: - Gerar turbulência no escoamento próximo aos riffles - Formar cavidade onde ocorre expansão de leito e estratificação vertical (devido a turbulência causada no escoamento) - Aprisionar as partículas pesadas para transmissão do movimento oscilatório
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA: - Funcionamento: Vídeo 1
Vídeo 2
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: MESA VIBRATÓRIA: - Variáveis de projeto: - Forma da mesa e dos riffles; - Material da superfície da mesa; - Localização da alimentação - Variáveis operacionais: - Inclinação transversal da mesa; - Percentagem de sólidos; - Vazão da água de lavagem; - Frequência e amplitude do movimento. - Posição dos cortadores
CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA Equipamentos: EXERCÍCIO: Descreva os principais efeitos (% sólidos; granulometria da alimentação, ambos em relação a recuperação e o teor de Mn); observados na análise dos gráficos a seguir, construídos a partir de dados proveniente da concentração de finos de minério de manganês em mesa vibratória:
