FRAGMENTAÇÃO

1. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS - UFMGEMN120 TRATAMENTO DE MINÉRIOS FRAGMENTAÇÃO Profa. Sônia Denise Ferreira Rocha2010

2. FRAGMENTAÇÃO

3. FRAGMENTAÇÃO • Fases distintas e interdependentes do Tratamento de Minérios:

4. FRAGMENTAÇÃO • Fases distintas e interdependentes do Tratamento de Minérios: Fase 1:Preparação, inclui a fragmentação (britagem e moagem) e o controle de tamanho (peneiramento e classificação);

5. FRAGMENTAÇÃO • Fases distintas e interdependentes do Tratamento de Minérios: Fase 1:Preparação, inclui a fragmentação (britagem e moagem) e o controle de tamanho (peneiramento e classificação); Fase 2:Concentração, inclui tanto os métodos físicos de separação (densitários, magnéticos e elétricos) como os métodos físico - químicos (flotação e floculação seletiva);

6. FRAGMENTAÇÃO • Fases distintas e interdependentes do Tratamento de Minérios: Fase 1:Preparação, inclui a fragmentação (britagem e moagem) e o controle de tamanho (peneiramento e classificação); Fase 2:Concentração, inclui tanto os métodos físicos de separação (densitários, magnéticos e elétricos) como os métodos físico - químicos (flotação e floculação seletiva); Fase 3:Acabamento, inclui as técnicas de separação sólido - líquido (espessamento, filtragem e secagem).

7. FRAGMENTAÇÃO • A fragmentação ou cominuição abrange o conjunto de operações responsáveis pela redução do tamanho das partículas minerais → OBJETIVOS: • Obtenção de uma parte ou de todo o minério dentro das especificações granulométricas para seu uso posterior; • Obtenção de grau de liberação necessário para se efetuar uma operação de concentração; • Aumentar a área superficial específica dos minerais de um minério expondo-os mais facilmente ao ataque por reagentes químicos.

8. FRAGMENTAÇÃO • Objetivos podem ser atingidos simultâneamente, isto é, liberar para concentrar e obter um produto dentro de especificações granulométricas de mercado; • Operação realizada com rigoroso controle por ser uma operação normalmente cara. A fragmentação excessiva deve ser evitada.

9. FRAGMENTAÇÃO • Operações de concentração são mais eficientes se recebem o material dentro de determinadas faixas granulométricas específicas para cada método ou equipamento. Por este motivo estão sempre associadas à fragmentação operações de separação por tamanho: • para evitar a entrada de partículas abaixo do tamanho desejado no interior das máquinas de fragmentação; • para encaminhar partículas de determinado tamanho para equipamentos que possam fazer sua fragmentação com maior eficiência; • fragmentação é realizada, via de regra, em circuito fechado com equipamentos de separação por tamanho para a obtenção de um produto com granulometria uniforme e para obtenção da maior capacidade de produção.

10. < 0,15 mm > 0,15 mm Alimentação < 0,15 mm < 0,15 mm Alimentação > 0,15 mm > 0,15 mm FRAGMENTAÇÃO

11. FRAGMENTAÇÃO • Mecanismos de Fragmentação • Impacto: é o mais eficiente em termos de utilização da energia. Ocorre quando as forças de fragmentação são aplicadas de forma rápida e em intensidade muito superior à resistência das partículas. Faz uso, em geral, da energia cinética de corpos em movimentos cadentes.

12. FRAGMENTAÇÃO • Mecanismos de Fragmentação • Compressão: é a mais comum, desde blocos da ordem de metros até partículas micrométricas. Ocorre quando forças de compressão são aplicadas de maneira lenta e progressiva, permitindo-se que, com o aparecimento da fratura, o esforço seja aliviado. Em geral, as forças de compressão aplicadas são pouco superiores à resistência dos blocos rochosos ou partículas. Gera um número reduzido de fragmentos homogêneos de tamanho intermediário.

13. FRAGMENTAÇÃO • Mecanismos de Fragmentação • Cisalhamento: leva a um consumo alto de energia e a uma produção alta de superfinos. As forças aplicadas são insuficientes para provocar fraturas ao longo de toda a partícula. Prevalece uma concentração de esforços na área periférica que leva ao aparecimento de pequenas fraturas. Partículas muito pequenas convivem com partículas de tamanho próximo ao original.

14. FRAGMENTAÇÃO

15. Tamanho original Cisalhamento Compressão Impacto Distribuição de tamanhos FRAGMENTAÇÃO

16. FRAGMENTAÇÃO • Mecanismos de Fragmentação • Choque ou impacto: britadores de impacto e nas áreas de impacto dos corpos moedores cadentes no interior dos moinhos revolventes. • Compressão ou esmagamento: britadores de mandíbulas, britadores giratórios e cônicos. Nos moinhos revolventes ele está associado à compressão das partículas entre corpos moedores ou à compressão entre as partículas. • Abrasão por Cisalhamento: partículas maiores são aprisionadas entre superfícies dotadas de movimento. Na maioria das vezes, o movimento entre as superfícies é contrário ao das próprias partículas. É observado freqüentemente nos produtos de moagem autógena.

17. FRAGMENTAÇÃO - ESTAGIAMENTO aresta = a Área = 6a2 Volume = a3 ASEv = 6a2/a3 = 6/a

18. Aresta = a/2 FRAGMENTAÇÃO - ESTAGIAMENTO Área = 8 . 6. (a/2)2 = 12 a2 Volume = 8 . (a/2)3 = a3 ASEv = 12 a2/a3 = 12/a

19. FRAGMENTAÇÃO • Britagem - primeiro estágio do processo de fragmentação (m ao cm). Divisão básica em primária e secundária. • Britagem primária - alimentação é o ROM, localização próxima ou dentro da cava, operação a seco e circuito aberto com ou sem grelha para escalpar alimentação. • Britagem secundária - alimentação é o produto da britagem primária ( < 15 a 30 cm) operação normalmente via seco com circuito fechado ou aberto.

20. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores de Mandíbulas • Britadores Giratórios • Britadores Cônicos • Britadores de Impacto

21. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores de Mandíbulas - britagem realizada entre uma superfície fixa e outra móvel, material escoado por gravidade. Grau de redução de 5/1. O tipo Blake é o mais usado e tem uma abertura de alimentação fixa e abertura de saída móvel. Alimentação nominal = 0,5 a 1,5 m Velocidade = 200 a 350 rpm

22. Sistema Móvel de Britagem e Peneiramento na Mina

23. Sistema Móvel de Britagem e Peneiramento na Mina

24. Sistema Móvel de Britagem e/ou Peneiramento na Mina

25. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores giratórios - superfície externa em forma de tronco de cone com vértice para baixo e interna, móvel, com vértice para cima. Maior capacidade que os britadores de mandíbula, podem receber alimentação direta de caminhões. Alimentação nominal = 1 a 1,6 m Grau de redução = 8/1

26. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores cônicos - concepção semelhante aos giratórios diferenciando - se pela superfície externa, alta capacidade. São os mais usados em britagem secundária. Alimentação nominal = 0,2 a 0,5 m Grau de redução = 3/1 a 7/1

27. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores de impacto - rotor que gira a grande velocidade, preso a peças(martelos) que se chocam com o material alimentado arremessando-o contra placas fixas, 500 a 3000 rpm. Limitação→ materiais abrasivos ( sílica + óxidos metálicos < 15 %). Alimentação nominal = 0,2 a 0,8 m Grau de redução = 6/1 a 10/1

28. FRAGMENTAÇÃO

29. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores de rolos - Consistem de dois rolos lisos que giram um contra o outro fragmentando o material alimentado entre os rolos. Baixa capacidade e aplicação restrita a materiais friáveis. Alimentação nominal = 0,2 m Grau de redução = até 4/1

30. FRAGMENTAÇÃO • Britadores • Britadores de rolos dentados- Consiste de um rolo dentado que gira de encontro a uma placa fixa ou contra outro rolo dentado. Aplicações = carvão, calcário, caulim, fosfatos, ferro ( materiais friáveis e pouco abrasivos). Alimentação nominal = 0,10 a 0,3 m Grau de redução = 2/1 a 4/1

31. Característica Mandíbula Giratório Impacto Rolo dentado Capacidade Baixa a média Média a alta Baixa Baixa Potência (kW) 2,25 a 225 5 a 750 11 a 450 15 a 300 Abrasividade do material sem restrição Sem restrição sílica + óxidos metálicos <15% Restrição Granulometria do produto top size alto para lamelares Top size menor que mandíbula alta produção de finos Produz menos finos Grau de redução 5/1 8/1 até 40/1 até 4/1 BRITADORES PRIMÁRIOS

32. EXEMPLO • Um britador realiza uma operação de fragmentação com os seguintes dados: • Granulometria da alimentação: 80% < 75mm • Granulometria do produto: 80% < 25mm • Qual é o grau de redução deste equipamento?

33. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) % Paasante Acumulada

34. EXEMPLO Supondo-se que as curvas representem adequadamente os produtos de britagem, responda as questões abaixo. - Estime as quantidades de material produzido (m3/h) nas seguintes faixas granulométricas: > 1”, < 1” > ½”, < ½” > ¼”, < ¼”, considerando-se uma alimentação de 50 m3/h, e abertura de saída na posição fechada de 1”. - Explique a influência da variação da abertura de saída sobre a operação de britagem. - Qual deve ser o grau de redução deste britador se a granulometria da alimentação é 80% < 6”.

35. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) > 1 “ 100 - 70 = 30% % Paasante Acumulada

36. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) < 1” > ½ “ 70 - 37 = 33% % Paasante Acumulada

37. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) < ½ “ > ¼ “ 37 - 21 = 16% % Paasante Acumulada

38. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) < ¼ “ 21% % Paasante Acumulada

40. CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA FRAGMENTATRIZ) % Paasante Acumulada

41. R = 10 - 100 EY R = 1 10 - 100 Z Y E 6 6 1 2 R , R = carga circulante em porcentagem da alimentação nova E = eficiência de peneiramento Y = % passante na peneira presente na descarga do britador secundário 1 2 FRAGMENTAÇÃO Circuitos de Britagem • Britagem primária na mina ou local próximo, circuito aberto. • Britagem secundária ou terciária em geral circuito fechado com peneira • Circuito fechado normal • Circuito fechado reverso

42. Fechado Normal Fechado Reverso Britagem Primária Britagem Primária Britagem Secundária Carga Circulante OS Peneira Vibratória Carga Circulante OS US Britagem Secundária Peneira Vibratória US Produto Produto FRAGMENTAÇÃO Circuitos de Britagem • Britagem primária na mina ou local próximo, circuito aberto. • Britagem secundária ou terciária em geral circuito fechado com peneira → granulometria homogênea. • Circuito fechado normal • Circuito fechado reverso

43. Calcule a carga circulante em um circuito fechado normal de britagem secundária, que utiliza peneira vibratória, considerando-se os seguintes dados: • - abertura da peneira: 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador secundário: 60% < 12,5 mm • eficiência de peneiramento: 85 % • Calcule a carga circulante em um circuito fechado reverso de britagem secundária, que utiliza peneira vibratória, considerando-se os seguintes dados: • - abertura da peneira: 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador secundário: 60% < 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador primário: 30% < 12,5 mm • eficiência da peneira: 85%

44. R = 10 - 100 EY 6 1 • Calcule a carga circulante em um circuito fechado normal de britagem secundária, que utiliza peneira vibratória, considerando-se os seguintes dados: • - abertura da peneira: 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador secundário: 60% < 12,5 mm • eficiência de peneiramento: 85 %

45. R = 1 10 - 100 Z Y E 6 2 • Calcule a carga circulante em um circuito fechado reverso de britagem secundária, que utiliza peneira vibratória, considerando-se os seguintes dados: • - abertura da peneira: 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador secundário: 60% < 12,5 mm • - granulometria da descarga do britador primário: 30% < 12,5 mm • eficiência da peneira: 85%

46. FRAGMENTAÇÃO • Moagem - último estágio do processo de fragmentação (cm ao μm). Moinhos revolventes ou tubulares são, ainda, os mais usados. São cilindros rotativos onde é realizada a fragmentação em seu interior pela ação de corpos moedores. • Corpos moedores • Barras cilíndricas • Bolas • Cylpebs - tronco de cone • Fragmentos do minério Carga = corpos moedores + material a ser fragmentado Carga = 30 a 50 % do volume interno do moinho

47. Nc = 42,30 √D - d FRAGMENTAÇÃO • Moagem - a fragmentação ocorre através da movimentação da carga. Em moinhos de bolas podem ocorrer dois regimes distintos de movimentação da carga: • Cascata - menor velocidade • Catarata - maior velocidade Velocidade crítica = ponto de mudança de trajetória circular para parabólica: operação entre 40 e 80% da Velocidade Crítica Nc = velocidade crítica (rpm) D = diâmetro interno do moinho (m) d = diâmetro da bola (m)

48. Nc = 42,30 √D - d FRAGMENTAÇÃO • Moagem - a fragmentação ocorre através da movimentação da carga. Em moinhos de bolas podem ocorrer dois regimes distintos de movimentação da carga: • Cascata - menor velocidade • Catarata - maior velocidade Velocidade crítica = ponto de mudança de trajetória circular para parabólica: operação entre 40 e 80% da Velocidade Crítica Nc = velocidade crítica (rpm) D = diâmetro interno do moinho (m) d = diâmetro da bola (m)

49. FRAGMENTAÇÃO Velocidade crítica

50. FRAGMENTAÇÃO • Moagem - os moinhos são revestidos internamente ( aços especiais, ferro fundido e borracha). • proteger a carcaça • diminuir escorregamento da carga moedora • adequar levantamento e trajetória da carga moedora