62004-Concentracao Gravitica 2011 Calhas Cone Mesa

(1)

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SÓLIDO-LÍQUIDO

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA,

GRAVIMÉTRICA OU DENSITÁRIA

P

Prorof. Maurf. Maurício Sício Sartartororii msartori@ifes.edu.br msartori@ifes.edu.br

(2)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

••

Método de separação de partículas que se

va

valle da

e da di

differenç

erença

a ent

entrre a

e a dens

densiidade do

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Na maioria dos casos, é necessária a

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ggranul

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ométtrriicca na

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

••

Método de separação de partículas que se

va

valle da

e da di

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densiidade do

dade do

mi

mineral

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Na maioria dos casos, é necessária a

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

M

Mec

ecaani

nissmos

mos aattua

uant

ntes

es

••

Aceleração Diferencial;

••

Sedimentação Retardada;

••

Consolidação Intersticial;

••

V

Vel

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laminar;

(5)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

M

Mec

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Aceleração Diferencial:

–

M

Mec

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Na ac

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Partículas mais densas adquirem maior aceleração,

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

t = 0 t = muito curto Leve Pesado

• Aceleração Diferencial:

(7)

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.

(8)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Sedimentação Retardada ou com interferência:

t = 0 t = curto

Leve Pesado

(9)

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.

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Consolidação Intersticial:

Início Leve Pesado Fim Início <t< Fim

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Velocidade Diferencial em Escoamento

Laminar:

–

Quando uma película de água flui em uma

superfície inclinada, em escoamento laminar,

tem-se:

–

A forma influencia esse mecanismo, deixando

partículas achatadas acima das esféricas.

(12)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Velocidade Diferencial em Escoamento

Laminar:

Leve Pesado

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Ação de forças de cisalhamento:

–

As forças de cisalhamento podem surgir pelo

movimento relativo entre a polpa e uma

superfície;

–

O efeito dos esforços cisalhantes sobre uma

partícula é proporcional ao quadrado de seu

diâmetro;

–

Os efeitos dos esforços de cisalhamento

decrescem com o aumento da densidade;

–

Forças cisalhantes promovem estratificação

(14)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Ação de forças de cisalhamento:

–

Este mecanismo produz uma estratificação oposta

à sedimentação retardada;

–

Quanto maior a partícula e menor sua densidade,

maiores serão os efeitos das forças de

cisalhamento.

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Mecanismos atuantes

• Ação de forças de cisalhamento:

Leve Pesado

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Critério de Concentração (CC)

• É empregado como primeira aproximação e

fornece uma idéia da facilidade de se obter

uma separação entre minerais por meio de

processos gravíticos:

CC =

ρP

- 1

ρ_L

- 1

Onde:

CC = Critério de Concentração

ρ_P= Densidade do mineral mais denso; ρ_L= Densidade do mineral menos denso;

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Critério de Concentração (CC)

CC Significado

> 2,5º Separação eficiente até 200# (74µm)

2,50 – 1,75 Separação eficiente até 100# (150µm)

1,75 – 1,50 Separação possível até 10# (1,4mm) porém difícil 1,50 – 1,20 Separação possível até 6mm, porém difícil

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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);

(19)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- 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.

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- 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.

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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).

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

2011 - Gana 2011 – MG/Brasil

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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

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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.

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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;

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): Concentrador Canon

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

CALHA ESTRANGULADA (Pinched Sluice): Concentrador Lamflo

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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.

(30)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- 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.

(31)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- 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.

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- O concentrador é montado em estrutura metálica, circular, com altura variável, dependendo do número de estágios. - Características:

- Diâmetro típico: 2 m.

(33)

CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

- 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).

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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.

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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;

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

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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

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

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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)

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CONCENTRAÇÃO GRAVÍTICA

Equipamentos:

MESA VIBRATÓRIA: - Funcionamento:

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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

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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: