Variáveis operacionais

Segundo Sampaio e Tavares (2005), a vazão mássica de alimentação, o percentual de sólidos da polpa e a distribuição granulométrica são as variáveis operacionais que exercem mais influencia sobre o desempenho das espirais concentradoras. Nos próximos tópicos, faz- se uma análise de cada uma delas.

53 3.2.2.7.1. Vazão mássica de alimentação

Sampaio e Tavares (2005) afirmam que a vazão mássica de alimentação constitui a variável operacional de maior influência sobre o desempenho das espirais concentradoras. Seu efeito está relacionado à dependência da intensidade do campo centrífugo com a velocidade de deslocamento do fluxo pelo canal helicoidal.

Conforme analisado anteriormente, à medida que se aumenta a velocidade de escoamento da polpa, intensifica-se o campo centrífugo observado na espiral. Assim, ao se elevar sua vazão mássica de alimentação, mantendo-se constante o percentual de sólidos da polpa, ocorre um incremento da velocidade de deslocamento da polpa e, por consequência, observa-se uma intensificação do campo centrífugo. Por esse motivo, as partículas finas densas e as mistas são empurradas para a lateral externa do canal, descarregando junto com o fluxo de rejeitos. Esse fato provoca a redução dos índices de recuperação do produto denso e o aumento de sua pureza.

Por outro lado, ao se reduzir a vazão mássica de alimentação, há uma redução na intensidade do campo centrífugo, culminando no arraste de partículas leves e grossas para a banda de material denso. Esse fato provoca a redução de sua pureza e uma elevação dos seus índices de recuperação.

Os efeitos, narrados nos parágrafos anteriores, podem ser constatados através da Figura 3.13, na qual é possível constatar que a vazão volumétrica que propiciou a maximização simultânea dos valores de recuperação metálica e de razão de enriquecimento, para uma amostra cujo teor de ferro de alimentação foi de 40%, foi de 70 litros por minuto.

Figura 3.13: Comportamento dos índices de recuperação e enriquecimento em função da vazão da polpa de alimentação. Fonte: Sampaio; Tavares, 2005.

54

3.2.2.7.2. Concentração de sólidos

A Figura 3.14 apresenta o comportamento do teor de ferro e do índice de recuperação do produto denso em função da vazão e da concentração de sólidos da polpa de alimentação. Ao se examiná-la, é possível constatar que os melhores índices de recuperação metálica e de teor de ferro do produto denso foram alcançados com concentrações de sólido em torno de 30%. Além disso, é possível constatar que o efeito da percentagem de sólidos da polpa depende fundamentalmente da vazão volumétrica de alimentação. Em vazões menores, verifica-se uma queda importante nos índices de recuperação metálica e de teor de ferro do produto denso com a redução dos percentuais de sólido, ao passo que em altas vazões, o efeito observado é diametralmente oposto.

De acordo com Sampaio e Tavares (2005), os efeitos narrados no parágrafo anterior podem ser associados ao aumento da viscosidade da polpa com a concentração de sólidos e a influência desta sobre a intensidade das forças dispersivas de Bagnold.

Figura 3.14: Comportamento dos índices de recuperação e do teor de ferro no produto denso em função da vazão e da concentração de sólidos da polpa de alimentação. Fonte: Sampaio; Tavares, 2005.

3.2.2.7.3. Posição dos desviadores

O ajuste da posição dos desviadores é realizado para modificar a densidade de separação e, dessa forma, adequar os índices de qualidade e recuperação do produto denso. Geralmente, ele é empreendido como resposta às mudanças na taxa e/ou nas características do fluxo de alimentação.

55 Segundo Sampaio e Tavares (2005), tanto a densidade quanto a precisão de separação diminuem à medida que a posição do desviador se aproxima da periferia da calha, onde o regime de escoamento é marcadamente turbulento. Esse fato pode ser constatado por meio da Figura 3.15.

Figura 3.15: Densidade de separação e erro provável médio em função da posição do desviador, dada pela distância a partir da coluna central. Fonte: Sampaio e Tavares, 2005.

3.2.2.7.4. Tamanho da partícula

Como qualquer outro equipamento de concentração, a eficiência do processo de separação da espiral concentradora sofre redução acentuada, quando as partículas, que constituem o minério a ser concentrado, se distribuem num amplo intervalo de tamanhos. Além disso, é importante ressaltar que, à semelhança do que também ocorre com outras tecnologias de concentração, as espirais apresentam uma faixa de tamanhos ótima de processamento, cujos limites superior e inferior situam-se, respectivamente, entre 1,2 e 0,075mm (SAMPAIO; TAVARES, 2005).

Sampaio e Tavares (2005) afirmam que a existência do limite superior está relacionada ao fato de que partículas cujo tamanho é maior que 1,2mm, ainda que dotadas de grande peso específico, ao se interporem ao fluxo secundário, tendem a adquirir uma grande quantidade de movimento, sendo, dessa forma, carreadas para a região externa da calha e, por consequência, para o fluxo de produto leve. Já aquelas de tamanho inferior a 0,075mm, por possuir baixa velocidade de sedimentação, são facilmente arrastadas pelo fluido para a zona externa da calha, encaminhando-se, portanto, para a saída junto com o produto leve.

56 Sadeghi, Bazin e Renaud (2016), ao estudar a distribuição radial das partículas de óxido de ferro no rejeito de uma espiral concentradora, constataram que à medida que se reduziu o tamanho das partículas a partir de 75µm, houve uma acentuada nos índices de recuperação dos grãos de óxido de ferro no produto denso, conforme pode se observado na Figura 3.16. Eles, citando Holtham (1992), atribuíram esse fato aos efeitos da força de Bagnold, cuja atuação no regime macroviscoso, prevalecente na zona externa do canal, provoca a elevação dessas partículas, mantendo-as posicionadas nas camadas superiores do fluido, impedindo-as de serem arrastadas, pelo fluxo secundário interno, de volta à banda de produto denso.

Figura 3.16: Curva de partição das partículas de óxido de ferro para o produto denso. Fonte: Sadeghi, Bazin e Renaud (2016).

Além do tamanho, o formato da partícula influencia significativamente a eficiência de separação das espirais. Partículas tabulares, ainda que densas, são, quando comparadas àquelas com formato isométrico, mais susceptíveis à força de arraste exercida pelo fluido, sendo, por consequência, mais facilmente arrastadas para a periferia da espiral e ao fluxo de partículas leves.