FRAGMENTA

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

• Fases distintas e interdependentes do Tratamento
  de Minérios

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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)

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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)

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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).

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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.

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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.

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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.

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FRAGMENTAÇÃO
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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.

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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.

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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.

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FRAGMENTAÇÃO
15
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.

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FRAGMENTAÇÃO - ESTAGIAMENTO
aresta a
Área 6a2
Volume a3
ASEv 6a2/a3 6/a
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FRAGMENTAÇÃO - ESTAGIAMENTO
Área 8 . 6. (a/2)2 12 a2
Volume 8 . (a/2)3 a3
ASEv 12 a2/a3 12/a
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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 ( lt 15 a 30 cm) operação
  normalmente via seco com circuito fechado ou
  aberto.

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FRAGMENTAÇÃO

• Britadores
• Britadores de Mandíbulas
• Britadores Giratórios
• Britadores Cônicos
• Britadores de Impacto

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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
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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
  lt 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
BRITADORES PRIMÁRIOS
32
EXEMPLO

• Um britador realiza uma operação de fragmentação
  com os seguintes dados
• Granulometria da alimentação 80 lt 75mm
• Granulometria do produto 80 lt 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 gt 1, lt 1 gt ½, lt ½ gt ¼, lt
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 lt 6.
35
CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA
FRAGMENTATRIZ)
gt 1 100 - 70 30
Paasante Acumulada
36
CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA
FRAGMENTATRIZ)
lt 1 gt ½ 70 - 37 33
Paasante Acumulada
37
CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA
FRAGMENTATRIZ)
lt ½ gt ¼ 37 - 21 16
Paasante Acumulada
38
CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA
FRAGMENTATRIZ)
lt ¼ 21
Paasante Acumulada
39
APF 1
granulometria m3/h

gt 1 30 15.0
lt 1" gt 1/2" 33 16.5
lt 1/2" gt 1/4" 16 8.0
lt 1/4" 21 10.5
100 50.0
40
CURVAS GRANULOMÉTRICAS DE BRITAGEM (CURVA
FRAGMENTATRIZ)
Paasante Acumulada
41
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
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 lt 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 lt 12,5 mm
• - granulometria da descarga do britador primário
  30 lt 12,5 mm
• eficiência da peneira 85

44

• 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 lt 12,5 mm
• eficiência de peneiramento 85

45

• 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 lt 12,5 mm
• - granulometria da descarga do britador primário
  30 lt 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
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
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

51
FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - Moinhos de Barras - usam como carga
  moedora barras de aço cilíndricas. Relação
  comprimento / diâmetro (L/D) gt 1,25 / 1. Barras
  150 mm menores que o moinho e de aço de alto
  carbono. Usual circuito aberto.
• Descarga por transbordo relações L/D entre 1,4 a
  1,7 /1, grau de redução de 15 a 20/1, velocidade
  entre 60 e 65 Vc
• Descarga periférica central alimentação nas duas
  extremidades, L/D entre 1,3 a 1,5/1, grau de
  redução entre 4 e 8/1 velocidade entre 65 e 70
  Vc
• Descarga periférica L/D entre 1,3 e 1,5/1, grau
  de redução entre 12 e 15/1 entre 65 e 70 Vc
  

52
MOINHOS DE BARRAS - TIPOS DE DESCARGAS
53
MOINHOS DE BOLAS
TIPOS DE DESCARGA
54
(No Transcript)
55
FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - Moinhos de Bolas - usam bolas, cylpebs
  e ballpebs como carga moedora. Relação L/D 1 a
  2/1. Bolas de aço ou ferro fundido. Operação é
  normalmente feita em circuito fechado e descarga
  por transbordo. Velocidade entre 65 e 78 da Vc.

56
FRAGMENTAÇÃO
57
FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - Autógena/Semi-autógena - Usam fragmentos
  grandes do próprio minério ou mistura de
  fragmentos e bolas como corpos moedores.
  Possibilitam redução de custo de corpos moedores
  e eventual eliminação de estágios de britagem.
  Diâmetro muito maior que o comprimento ( L/D 1/
  1,5 a 3). de enchimento de carga de 25 a 35 do
  volume do moinho.

58
FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - algumas variáveis da moagem

• Diâmetro e comprimento do moinho

• Porcentagem de sólidos

• Porcentagem de enchimento

• Porcentagem da velocidade crítica

• Tipo e material do revestimento

• Tipo e material do corpo moedor

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FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - Moinhos de rolos de alta pressão -
  pistãos hidráulicos forçam um dos rolos contra o
  outro rolo que é fixo. A pressão comprime um
  leito de partículas levando à quebra entre
  partículas e induzido trincas residuais.
  Aplicações em carvão, calcário, cimento, produção
  de pellet feed e outros produtos.

Parâmetro Faixa de Valor
Diâmetro do rolo 750 - 2100 mm
Largura do rolo 260 - 1600 mm
Velocidade periférica do rolo 0,5 - 2,0 m/s
Pressão 2000 - 8500 KN/m
Potência motor 100 - 4000 kW
Produção 10 - 2000 t/h
60
FRAGMENTAÇÃO

• Moagem - Moinhos de rolos de alta pressão -

61
(No Transcript)
62
(No Transcript)
63
(No Transcript)
64

• Estagiamento do Trabalho de Fragmentação
• A fragmentação de blocos ou maciços rochosos é um
  processo que é realizado em estágios.
• O desmonte de rochas, com explosivos, constitui
  a primeira etapa de fragmentação. Desmonte
  mecânico também pode ser utilizado em minérios
  friáveis.
• A britagem é aplicada na redução de blocos
  maiores - metros até centímetros.
• Caso seja necessária maior redução no tamanho das
  partículas, a moagem é processo mais adequado -
  centímetros até micrômetros.
• Em partículas maiores, é necessária uma grande
  quantidade de energia para a fragmentação. Por
  outro lado, a quantidade de energia necessária
  por unidade de massa (kWh/t) é pequena.
• Ao se reduzir o tamanho das partículas, reduz-se
  também energia necessária para a sua quebra, ao
  passo que a energia aplicada por unidade de massa
  aumenta.

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• Aspectos Energéticos da Fragmentação
• Num circuito de fragmentação, o tipo de
  equipamento selecionado varia na medida em que o
  tamanho das partículas diminui. Na grande maioria
  dos equipamentos existentes, as forças associadas
  à quebra são aquelas que envolvem ou compressão
  ou impacto. As diferenças entre equipamentos
  estão associadas aos diferentes tipos de
  mecanismos que levam a aplicação dessas forças
  sobre as partículas minerais.
• Conseqüentemente, os equipamentos primários,
  referindo-se aos britadores, devem apresentar
  estruturas mecânicas maciças, concentradoras de
  energia. Na redução mais fina, no caso os
  moinhos, devem ser capazes de distribuir a
  energia de fragmentação sobre uma grande extensão
  de superfície.

66
Determinação da energia necessária para a moagem
Equação de Bond
67
Exemplo

• Considerando-se
• granulometria da alimentação 80 lt 15000mm
• granulometria do produto 80 lt 1500 mm
• Wi 12 kwh / tonelada curta
• alimentação 500 t/h
• Determine o grau de redução do moinho.
• Determine a potência necessária ao moinho (HP)

68
FRAGMENTAÇÃO
69

• Aspectos Energéticos da Fragmentação
• Diferentes tipos de relações matemáticas,
  empíricas, têm sido propostas para correlacionar
  a resistência que partículas de composição,
  tamanho e forma diferentes apresentam à
  fragmentação.
• Entretanto, tais índices não têm apresentado
  nenhuma relação com a fragmentação industrial
  visto que esta se realiza em máquinas onde
  milhares de partículas estão presentes. Na
  fragmentação industrial a ruptura de partículas
  não é um fenômeno isolado.
• No interior das máquinas de fragmentação ocorrem
  outros fenômenos que, num processo caótico,
  contribuem para a dissipação de energia de
  fragmentação. Podemos citar diversos tipos de
  dissipação de energia como, por exemplo, a
  deformação, o atrito e até mesmo o ruído

70
Determinação da energia necessária para a moagem
cc 250
Método de Bond
100
Equação de Bond
100
71
FRAGMENTAÇÃO
72
FRAGMENTAÇÃO
Equações Empíricas da Distribuição do Processo de
Quebra
Denominação Função de Distribuição
1- Gilvary F(d) 1-exp-(d/k1)-(d/k2)2-(d/k3)3
2- Rosin-Rammler F(d) 1-exp-(d/d)n)
3- Gaudin-Meloy F(d) 1 - 1- (d/d)n
4- Klimpel and Austin F(d) 1 - 1-(d/d)n11-(d/d)n21-(d/d)n3
5-Gates-Gaudin-Schuhmann F(d) (d/d)n
6-Broadbent-Callcott F(d) 1-exp-(d/d)n)/1-exp(-1)
(d/d) representa uma relação geométrica