Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Campus Mor...
Neander Sousa de Andrade

Comparação do circuito tradicional de cominuição (britagem-moagem) com o
circuito SAG no benefic...
iii
RESUMO
À medida que ocorre o progresso e a humanidade evolui, cresce-se a demanda pelos
recursos minerais. Com isso, os mi...
ABSTRACT
Minerals are of undisputable importance for the progress and evolution of mankind. It
is a process which, as the ...
SUMÁRIO
1.

INTRODUÇÃO ......................................................................................................
6.5. Escolha do circuito ................................................................................................ ...
ÍNDICE DE FIGURA
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ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 4.2-1 Classificação dos estágios de britagemErro!

Indicador

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1. INTRODUÇÃO
A evolução da economia de alguns países emergentes com alta densidade
demográfica e alto PIB (Produto Intern...
Figura 1-2. Comparação dos preços das tarifas médias industriais (Boletim de Economia 09 de
Novembro 2011 Setorial Tarifas...
2. OBJETIVO
São objetivos deste trabalho:

2.1.

Geral
Promover uma discussão literária sobre a substituição do atual circ...
3. JUSTIFICATIVA
O processo de cominuição representa em um processo chave na concentração de
minerais, pois prepara o mate...
4. REVISÃO DA LITERATURA
4.1.

Cominuição
A cominuição faz parte da etapa de tratamento de minérios e consiste nas

operaç...
Esta energia aplicada pode promover os seguintes mecanismos de quebra: compressão,
impacto e abrasão.
O produto de um mate...
4.2.

Britagem
Consiste nas atividades de fragmentação dos blocos de minérios vindos da mina

(ROM). Estas atividades cons...
Figura 4-2. Britador de mandíbula (LUZ et al 2010).



Britador giratório: normalmente é utilizado quando se tem grande

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

Britador de impacto: o movimento de barras de impacto acoplado

a um eixo que pode chegar a 3000 rpm transfere energia ...
4.2.2. Britagem Secundária
A britagem secundária consiste nas operações posteriores a etapa da britagem
primária, tem como...
Figura 4-7. Britador de rolo (LUZ et al 2010).

4.2.3. Britagem Terciária
Quando no circuito exige uma maior redução granu...
A moagem pode ser separada entre seca e a úmida. De acordo com Rocha (2010)
a moagem a úmido apresenta menor custo de inve...
Figura 4-8. Regime catarata (BERALDO 1987).

Quando o corpo moedor adquire certa altura é projetado sobre os outros corpos...
Região B: as bolas promovem uma intensa moagem por choque (regime
cascata).
Região C (Zona de impacto): é uma pequena regi...
alimentação e do WI do mineral (Work Índex), pois os corpos moedores adicionados
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4.3.3. Moagem AG
O termo autógeno é utilizado para moinhos que o corpo moedor é o próprio
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Segundo Pereira (2004) atualmente os moinhos semi-autógenos são o estado da
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Figura 4-12. Circuito SAG-Bolas (SAB) (LUZ et al 2010).

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Consiste e...
Figura 4-13. Circuito SAG-Britador de reciclo - Bolas (SABC) (LUZ et al 2010).

4.3.8. Circuitos de Moagem
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Já o circuito fechado pode ser direto, reverso ou misto e é utilizado quando se
deseja controle granulométrico do produto....
Figura 4-17. Circuito fechado misto (ROCHA 2010).

A carga circulante no circuito confere benefícios, pois reduz a geração...
Figura 4-18. Fluxograma do beneficiamento de minério de ferro – Carajás (LUZ et al 2010).

O circuito de cominuição utiliz...
um moinho de bolas de 22` de diâmetro por 29`de comprimento. O produto alimenta a
planta de flotação.

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Tabela 4-3. Principais minerais de ferro e suas classes. (Poveromo, 1999; Deer et al., 1994; Dana &
Hulburt, 1984; www.web...
Outra forma comum de exploração do ferro se dá através dos minérios
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5. DISCUSSÃO
Os circuitos de beneficiamento mineral têm passado por reformulações aos
longos dos anos a fim de se adequar ...
restrição ao tamanho das partículas, e o cálculo pode ser impreciso devido ao
movimento do pêndulo secundário.
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Figura 5-1. Análise granulométrica dos dois tipos de minérios testados, Pilha 1 com P97 passante
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Tabela 5-1. Análise granulométrica dos produtos dos testes de bancada. (RODRIGUES et al 2011).

5.3.

Teste em escala pilo...
Figura 5-2. Circuito da unidade piloto do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) (SAMPAIO et
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a representação da realidade e o desempenho destes depende da calibração, que por sua
vez é resultado dos conjuntos de dad...
Figura 5-3. Equipamentos eliminados em uma rota de circuito SAG (RODRIGUES et al 2011).

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Na prática operacional a classificação de minerais compactos é usada de maneira
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Figura 5-4. Fluxograma do circuito SAG de produção Yanacocha, Cajamarca, Chile (JUBI et al
2011)

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do projeto algumas dificuldade foram encontradas. O WI do minério, problemas com a
célula de carga do moinho SAG e alta ge...
6. CONCLUSÃO
O circuito SAG vem se mostrando uma ótima alternativa para a substituição do
circuito tradicional de benefici...
Referências Bibliográficas
Begerman, M.; Delboni, H.; Nankran, M.. “ESTUDO DE VARIABILIDADE E
OTIMIZAÇÃO DO CIRCUITO NA MO...
Taggart, A. F. ELEMENTS OF ORE DRESSING. New York: Wiley, 1951.
Tavares, L. M. M. APOSTILA PROCESSAMENTO DE RECURSOS MINER...
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  1. 1. Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Escola de Minas Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Campus Morro do Cruzeiro Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil Comparação do circuito tradicional de cominuição (britagemmoagem) com o circuito SAG no beneficiamento de minérios de ferro Neander Sousa de Andrade Ouro Preto, Agosto de 2013.
  2. 2. Neander Sousa de Andrade Comparação do circuito tradicional de cominuição (britagem-moagem) com o circuito SAG no beneficiamento de minérios de ferro Dissertação apresentada ao Curso de Engenharia Metalúrgica da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro Metalúrgico. Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Pereira Ouro Preto, Agosto de 2013. ii
  3. 3. iii
  4. 4. RESUMO À medida que ocorre o progresso e a humanidade evolui, cresce-se a demanda pelos recursos minerais. Com isso, os minerais tomam grande importância. A Produção Mineral Brasileira (PMB) ganhou destaque a partir do século XX devido, principalmente, ao elevado índice de crescimento mundial, com aumento registrado de 550% na última década, segundo dados do Instituto Brasileiro de Mineração (IBRAM). Outra vertente encontrada pela indústria mineral é a diminuição dos teores do mineral útil no minério e a necessidade de se moer mais para atingir a liberação do minério. Diante deste quadro, as indústrias minerais estão reformulando seus processos com a finalidade de moer mais com menor gasto energético, fator que é determinante em um processo produtivo em que os gastos com cominuição podem chegar a 80% da unidade de tratamento mineral. Com base nesses preceitos, o circuito SAG vem ganhando força nos processos de tratamento mineral, circuitos que deram origem aos tradicionais de moagem, hoje são de notória importância para o beneficiamento de cobre e chamam a atenção para a adaptação ao processamento de minério de ferro, apesar da carência de estudos nesta área. Palavras chave: moagem, SAG, minério de ferro. iv
  5. 5. ABSTRACT Minerals are of undisputable importance for the progress and evolution of mankind. It is a process which, as the world develops, increases the demand for mineral resources. The Brazilian Mineral Production stood out from the year 2000 mainly due to the high rate of world growth, recording a 550% increase in the last decade, according to data from the Brazilian Mining Institute (IBRAM). Another path found by the mineral industry is the decrease in the concentrations of useful mineral and the necessity to mill further to reach the ore. Facing this reality, industries are rethinking their processes in order to mill more at a lower energetic consumption, fundamental factor in a productive process in which the expenses with comminution may reach 80% of the unit of mineral treatment. In this scenario, SAG circuit has become stronger in the mineral treatment processes, circuits which originated the traditional milling, are today of recognized importance in the processing of copper and call the attention for an adaptation to the process of iron ore, although there are few studies in this field. Key words: milling, SAG, iron ore. v
  6. 6. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1 2. OBJETIVO.............................................................................................................. 3 2.1. Geral ........................................................................................................ 3 2.2. Específicos .............................................................................................. 3 3. JUSTIFICATIVA .................................................................................................... 4 4. REVISÃO DA LITERATURA............................................................................... 5 4.1. Cominuição ............................................................................................. 5 4.2. Britagem .................................................................................................. 7 4.2.1. Britagem Primária ............................................................................... 7 4.2.2. Britagem Secundária ......................................................................... 10 4.2.3. Britagem Terciária............................................................................. 11 4.3. Moagem ................................................................................................ 11 4.3.1. Moinho de barras................................................................................................... 15 4.3.2. Moinho de bolas .................................................................................................... 15 4.3.3. Moagem AG .......................................................................................................... 16 4.3.4. Moagem SAG ....................................................................................................... 16 4.3.5. Moagem AG/SAG estágio único .......................................................................... 17 4.3.6. Moagem SAG – Bolas (SAB) ............................................................................... 17 4.3.7. Moagem SAG – Britador de reciclo – Bolas (SABC) .......................................... 18 4.3.7.1. Circuitos de Moagem ................................................................................... 19 4.4. Circuito de britagem/moagem .............................................................. 21 5. MINÉRIO DE FERRO ......................................................................................... 23 6. DISCUSSÃO ........................................................................................................ 26 6.1. Caracterização mineral .......................................................................................... 26 6.2. Testes de bancada .................................................................................................. 27 6.3. Teste em escala piloto ........................................................................................... 29 6.4. Simulação computacional ..................................................................................... 30 vi
  7. 7. 6.5. Escolha do circuito ................................................................................................ 31 6.6. Estudo de casos ..................................................................................................... 33 7. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 36 Referências Bibliográficas .............................................................................................. 37 vii
  8. 8. ÍNDICE DE FIGURA Figura 1-1. Evolução da Produção Mineral Brasileira em bilhões de dólares. ......... Erro! Indicador não definido. Figura 1-2. Comparação dos preços das tarifas médias industriaisErro! Indicador não definido. Figura 4.2,1-1. Britador de mandíbula ............................................................................. 8 Figura 4.2.1-2. Britador giratório ..................................................................................... 8 Figura 4.2.1-3. Britador de impacto ................................................................................. 9 Figura 4.2.1-4. Britador de rolo dentado .......................................................................... 9 Figura 4.2.2-5. Britador cônico ...................................................................................... 10 Figura 4.2.2-6. Britador de rolo ...................................................................................... 11 Figura 4.3-7. Regime catarata......................................................................................... 13 Figura 4.3-8. Regime de cascata ..................................................................................... 13 Figura 4.3-9. Zonas onde ocorrem os mecanismos de fragmentação. ............................ 14 Figura 4.3.5-1. Circuito de moagem AG/SAG em estágio único ................................... 17 Figura 4.3.6-1. Circuito SAG-Bolas (SAB) ................................................................... 18 Figura 4.3.7-1. Circuito SAG-Britador de reciclo - Bolas (SABC) ............................... 19 Figura 4.3.7.1-1. Circuito aberto .................................................................................... 19 Figura 4.3.7.1-2. Circuito fechado direto ....................................................................... 20 Figura 4.3.7.1-3. Circuito fechado inverso ..................................................................... 20 Figura 4.3.7.1-4. Circuito fechado misto ....................................................................... 21 Figura 4.3.7.1-5. Fluxograma do beneficiamento de minério de ferro – Carajás . ......... 22 Figura 4.3.7.1-6. Fluxograma da usina do Sossego ........................................................ 23 Figura 5-1. Principais minerais de ferro e suas classes. ... Erro! Indicador não definido. Figura 6.2-2. Análise granulométrica dos dois tipos de minérios testados, Pilha 1 com P97 passante em 12mm e Pilha 2 com P97 passante em 50mm ........................ 28 Figura 6.3-1. Circuito da unidade piloto do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) . 30 Figura 6.5-1. Equipamentos eliminados em uma rota de circuito SAG ......................... 32 Figura 6.6-1. Fluxograma do circuito SAG de produção Yanacocha, Cajamarca, Chile 34 Figura 6.6-4. Fluxograma da planta de beneficiamento mineral Paracatu, Kinross ....... 35 viii
  9. 9. ÍNDICE DE TABELAS Tabela 4.2-1 Classificação dos estágios de britagemErro! Indicador não definido. Tabela 6.2-1. Análise granulométrica dos produtos dos testes de bancada ... Erro! Indicador não definido. ix
  10. 10. 1. INTRODUÇÃO A evolução da economia de alguns países emergentes com alta densidade demográfica e alto PIB (Produto Interno Bruto) como o Brasil, Rússia, Índia e China, tem influenciado o crescimento da Indústria Mineral Brasileira (IMB) ao longo da última década. A Figura 1-1 retrata em amarelo o valor real da produção mineral brasileira em bilhões de dólares e em verde a previsão da produção, pode-se observar o crescente aumento do valor da produção ao longo da última década. Figura 1-1. Evolução da Produção Mineral Brasileira em bilhões de dólares (DNPM-IBRAM 2012). Outro fator de extrema importância que a indústria brasileira enfrenta é o custo da energia industrial. Segundo dados da Agencia Internacional de Energia (IEA) e a Agência Nacional de Energia Elétrica, o Brasil ocupa a quarta colocação entre os preços de tarifas médias industriais Figura 1-2, segundo os dados do Boletim de Economia 8 2011. Colocação que dificulta a competitividade da indústria nacional, ainda mais de setores que o consumo energético é equivalente a de cidades, como por exemplo, a empresa Samarco que em 2010 registrou um consumo energética de 1.957.295MW segundo o Relatório Anual de Sustentabilidade Samarco 2010. 1
  11. 11. Figura 1-2. Comparação dos preços das tarifas médias industriais (Boletim de Economia 09 de Novembro 2011 Setorial Tarifas de Energia Elétrica). Além das dificuldades citadas anteriormente, a indústria mineral tenta adequar seus processos para as mudanças das características dos minérios, tais como teor do mineral útil no minério, dificuldade de fragmentação, dificuldade em se atingir a liberalidade. Até os anos 60, por exemplo, os minérios de ferro processados nos circuitos de beneficiamento eram ricos em ferro (teor superior a 60% de Fe) gerando produtos característicos, o lump. Nos anos 70 e 80 deu-se início ao processamento de minérios chamados itabiritos, com teores mais baixos (teor entre 50 e 60 % de ferro) promovendo a produção de pellet feed. Atualmente o teor de ferro vem diminuindo, necessitando cominuir mais minério se comparado com os altos teores do passado para se produzir a mesma quantidade de ferro. Além disso, os minérios vêm se mostrando mais competentes, exigindo ainda mais dos equipamentos. O presente estudo busca realizar uma discussão literária sobre a substituição da tradicional rota de processamento mineral (britagem-moagem) pela rota de beneficiamento através do circuito SAG, levando em consideração os equipamentos, vantagens, desvantagens e a utilização para o beneficiamento de minério de ferro. 2
  12. 12. 2. OBJETIVO São objetivos deste trabalho: 2.1. Geral Promover uma discussão literária sobre a substituição do atual circuito de beneficiamento mineral (britagem/moagem) de minério de ferro para o circuito SAG de moagem ressaltando suas vantagens. Levantar características dos projetos de instalações com aplicação do circuito de moagem SAG, tanto os casos de sucesso: Yanacocha no Chile onde processa extrai ouro e cobre; Mina do Sossego da Vale no Pará onde também se extrai ouro e cobre; Kinross Paracatu, extração de ouro, projeto de insucesso. 2.2. Específicos Estabelecer um paralelo dos circuitos de beneficiamento, moagem britagem e o circuito SAG de moagem, destacando as diferenças de investimentos, custos e facilidades operacionais. 3
  13. 13. 3. JUSTIFICATIVA O processo de cominuição representa em um processo chave na concentração de minerais, pois prepara o material para etapas sucessivas, além de ser o setor que mais consome energia em uma unidade de processamento mineral. Esforços para economia de energia são de notória importância diante os processos industriais. A rota de beneficiamento através do circuito SAG necessita de uma investigação mais apurada para derrubar os velhos paradigmas da moagem. O processo de beneficiamento pelo circuito SAG se mostra muito eficiente na moagem de cobre, ouro e uma importante alternativa para contornar as mudanças das características do minério de ferro. 4
  14. 14. 4. REVISÃO DA LITERATURA 4.1. Cominuição A cominuição faz parte da etapa de tratamento de minérios e consiste nas operações de britagem e moagem com a finalidade de redução de tamanho a fim de se obter a liberação do material (separação do mineral minério de interesse da ganga). Estes processos são extremamente caros em uma planta de tratamento mineral, pois se tem um consumo elevado de energia, corpo moedores, equipamentos. Segundo dados do Portal de Apoio ao Pequeno Produtor Mineral (PORMIN), o processo de cominuição apresenta elevado consumo energético e baixa eficiência operacional, representando, o maior custo no tratamento de minérios, fator determinante em um país onde a tarifa de energia para a indústria é 50% maior que a média mundial, segundo dados da Federação das Indústrias do Rio de Janeiro (FIRJAN), setembro de 2012. De acordo com os dados do consumo energético da empresa norte americana Erie Mining, Tabela 4-1, podemos observar que o gasto com energia chega a 80% do consumo da unidade de tratamento mineral. Tabela 4-1. Distribuição do consumo de energia na Erie Mining Co (LUZ et al 201 ). A cominuição pode ser utilizada em partículas homogêneas para adequação granulométrica ou até mesmo quanto ao formato (cúbico, acicular, arredondadas) das partículas. Já para partículas heterogêneas temos por objetivo atingir a liberação, tamanho adequado na qual temos partículas separadas do mineral de interesse da ganga, normalmente a ser concentrados em processos posteriores. Segundo Tavares (2009), para que ocorra a fragmentação, a única maneira comercialmente empregada para a liberação destes materiais na indústria é a aplicação de grandes quantidades de energia mecânica, promovendo a ruptura do material através da propagação de trincas, quando isto é energeticamente possível, teoria de Griffiths. 5
  15. 15. Esta energia aplicada pode promover os seguintes mecanismos de quebra: compressão, impacto e abrasão. O produto de um material sujeito a compressão apresenta duas faixas granulométricas, partículas finas da quebra por compressão e partículas grossas proveniente da quebra induzida pela tensão, segundo Luz et al (2010), exemplificada pela Figura 4-1. Figura 4-1. Mecanismo de compressão (LUZ et al, 2010). A fragmentação por impacto consiste na aplicação de força intensa no material de forma abrupta, fazendo com que a partícula absorva uma energia excedente para promover a quebra, tornando o produto com uma mesma faixa granulometria. Já abrasão é responsável pela fragmentação mais fina e responsável pelo alto consumo energético (LUZ et al, 2010). O movimento das partículas possibilita a interação entre as superfícies gerando uma pequena tensão incapaz de fraturar toda a partícula, mas provoca pequenas fraturas superficiais. Uma partícula, quando se fragmenta, apresenta trincas e regiões de concentradores de tensões, sendo que quanto maior a partícula, maior o número de trincas e defeito disponíveis para a ruptura da partícula, sendo assim a fratura ocorre de maneira intergranular, mas para partículas menores a fratura se dá preferencialmente transgranular, sendo que esta necessita de maior quantidade de energia para ocorrer, segundo Fogiato (2009). 6
  16. 16. 4.2. Britagem Consiste nas atividades de fragmentação dos blocos de minérios vindos da mina (ROM). Estas atividades consistem em sucessivas etapas até que a redução de tamanho almejada seja atingida. O processo de britagem é responsável pela fragmentação grossa e intermediária, exemplificado pela Tabela 4-2, as etapas e os respectivos tamanhos de alimentação e os tamanhos de produção, sendo que a fragmentação fina é realizada normalmente em moinhos. Tabela 4-2. Classificação dos estágios de britagem. (LUZ et al 2010). 4.2.1. Britagem Primária Os britadores nesta etapa chamam a atenção pelo seu tamanho, equipamentos de grande porte, operam em regime aberto e sem descarte da fração fina de alimentação segundo Luz et al (2010). Normalmente é utilizada a seco e pode ter a razão de redução de 8:1. Dentre os britadores primários podemos destacar:  Britador de mandíbula: utilizado para britagem de grandes blocos com elevadas durezas, se comportam muito bem com variações granulométricas na alimentação. O principal mecanismo de fragmentação é a compressão. A representação deste britador é esboçada na Figura 4-2. 7
  17. 17. Figura 4-2. Britador de mandíbula (LUZ et al 2010).  Britador giratório: normalmente é utilizado quando se tem grande quantidade de material a se fragmentar, possui grande capacidade de operação. Pode ser alimentado por qualquer lado e possui no topo um pequeno armazenamento, como se pode notar na Figura 4-3. Figura 4-3. Britador giratório (LUZ et al 2010). 8
  18. 18.  Britador de impacto: o movimento de barras de impacto acoplado a um eixo que pode chegar a 3000 rpm transfere energia por impacto ao material, ocorrendo à fragmentação, ilustrado pela Figura 4-4. Este equipamento apresenta grande desgaste e elevado custo de manutenção, não sendo aconselhável a rochas abrasivas. São recomendados para produzir grandes reduções na britagem primária, com alta porcentagem de finos. Figura 4-4. Britador de impacto (LUZ et al 2010).  Britador de rolos dentados: consiste em uma parte fixa e um rolo dentado, o movimento do rolo faz com que as partículas se fragmentem por compressão e por cisalhamento do material entre os dentes do rolo, conforme a Figura 4-5. O emprego é bem limitado, devido ao desgaste dos dentes, é aconselhável para britagem de rochas de fácil fragmentação, possui alta tolerância à unidade e não gera grande quantidade de finos. Segue abaixo uma demonstração do britador de rolo dentado. Figura 4-5. Britador de rolo dentado (LUZ et al 2010). 9
  19. 19. 4.2.2. Britagem Secundária A britagem secundária consiste nas operações posteriores a etapa da britagem primária, tem como objetivo promover a redução granulométrica para a moagem. Esta etapa é chamada de “escalpe”. Esta operação consiste em retirar os finos gerados no processo de produção a fim de evitar a geração de ultrafinos e maximizar a produção. Os equipamentos mais utilizados:  Britador giratório  Britador de mandíbulas Os equipamentos citados acima se diferenciam do circuito primário apenas por terem menor dimensão, sendo os mesmos princípios de fragmentação e funcionamento.  Britador cônico: mesmo princípio que o britador giratório, porém as partículas possuem um maior tempo de residência e a descarga se dá devido ao movimento do cone. O movimento do cone para cima e para baixo controla a granulometria de saída do britador, Figura 4-6. Figura 4-6. Britador cônico (LUZ et al 2010).  Britador de rolos: o equipamento possui dois rolos que giram em sentido contrário, à distância entre os mesmo define a granulometria do produto, conforme exemplo Figura 4-7. São indicados para partículas friáveis ou de fácil fragmentação. Um fator limitante de seu uso é a granulometria de alimentação e umidade em excesso. 10
  20. 20. Figura 4-7. Britador de rolo (LUZ et al 2010). 4.2.3. Britagem Terciária Quando no circuito exige uma maior redução granulométrica o circuito pode apresentar britagem terciária como também britagem quaternária. São encontrados nestas etapas britadores cônicos em circuito fechado. 4.3. Moagem A moagem é uma operação de fragmentação fina obtendo-se nesta um produto adequado a concentração ou a qualquer outro processo industrial (pelotização, calcinação, lixiviação, combustão, entre outros), de acordo com Luz et al (2010). Segundo Taggart (1951) a moagem pode ser classificada da seguinte maneira: moagem grossa – produto com tamanho entre 3,360 e 0,841mm; moagem intermediária – produto com tamanho máximo de 0,600 mm e com no máximo 75% passante em 0,074 mm; moagem fina – produto com tamanho máximo de 0,074 mm. A moagem representa o setor do beneficiamento de minério que necessita de maiores investimentos, pois é o setor onde se tem os maiores gastos energético. Os processos de moagem devem combinar em seu circuito atividades para promover a redução necessária ao minério de trabalho, atingindo o grau de liberação e em alguns casos promovendo a seletividade. Segundo Luz et al (2010) a submoagem do minério resulta em uma granulometria grosseira e um grau de liberação parcial do mineral útil, tornando o processo de concentração inviável. A sobremoagem reduz o tamanho das partículas de maneira desnecessária, promovendo uma moagem muito fina e um grande gasto com energia. 11
  21. 21. A moagem pode ser separada entre seca e a úmida. De acordo com Rocha (2010) a moagem a úmido apresenta menor custo de investimento e operacional do que a seca, salve exceções de regiões áridas. A moagem a úmido é a mais usada em tratamento de minérios, por ser a forma mais econômica e mais adequada a tratamentos posteriores, de acordo com Luz et al (2010), que ainda enumera estas vantagens: menor custo com energia; maior capacidade por unidade de volume; torna possível o uso de peneiramento e classificação a úmido; elimina o problema com poeira; facilita o transporte. De acordo com Foggiatto (2009) as principais características de um moinho são suas dimensões (diâmetro e comprimento) e potência instalada. Esta é afetada por parâmetros operacionais, como por exemplo, a porcentagem de sólidos na polpa alimentada, a velocidade de operação do moinho, grau de enchimento. A polpa pode desempenhar fatores determinantes no desempenho da moagem, pois a quantidade de água causa mudanças no tempo de permanência das partículas dentro do moinho através da variação de densidade da polpa e viscosidade da polpa. A polpa diluída na moagem diminuem as colisões de bolas com as partículas e aumenta o choque entre corpos moedores-corpos moedores e corpos moedores-revestimento, tornado o processo pouco eficiente e levando a um grande consumo de corpos moedores e desgaste do revestimento. Durante o processo de moagem a variável que regulamenta o tipo de regime dentro do moinho é a velocidade de rotação, que é dada em função da velocidade crítica. De acordo com Beraldo (1987), a velocidade crítica é aquela na qual a bola consegue atingir o ponto mais elevado do moinho sem se desprender da parede. Condição na qual não se tem realização de trabalho, não acorrendo moagem. De acordo com Luz et al (2010) os moinhos trabalham com velocidades críticas de 50% a 90% e a escolha desta se deve a condições econômicas e que o aumento da velocidade implica em aumento da capacidade de processamento, mas afeta o desempenho (kWh/t), aumentando o consumo de energia . Durante a operação dos moinhos podemos observar dois fenômenos com relação a trajetórias dos corpos moedores, o regime de cascata (Figura 4-9) e catarata (Figura 4-8). 12
  22. 22. Figura 4-8. Regime catarata (BERALDO 1987). Quando o corpo moedor adquire certa altura é projetado sobre os outros corpos moedores e a polpa (Figura 4-8), denominamos o regime de catarata, fenômeno que causa fragmentação por impacto e ideal para moagem de materiais mais grossa e evitar a geração de finos. A utilização de corpos moedores grandes facilita na fragmentação. Quando a carga do moinho desliza sobre ela mesmo, coforme exemplificado na Figura 4-9, Taggart (1951) denominou o regime de cascata, que se promove devido a baixa velocidade do moinho e um alto fator de enchimento. Neste caso temos a moagem por abrasão e é indicado para produção de uma granulometria fina. Figura 4-9. Regime de cascata (BERALDO 1987). Na Erro! Fonte de referência não encontrada. podemos observar as regiões onde ocorrem os mecanismos de quebra das partículas segundo Beraldo (1987): Região A: as bolas estão se movendo umas sobre as outras em camadas concêntricas e produzem moagem por compressão e um pouco por choque das bolas sobre as partículas. 13
  23. 23. Região B: as bolas promovem uma intensa moagem por choque (regime cascata). Região C (Zona de impacto): é uma pequena região onde as bolas caem sobre a carga e produzem uma intensa moagem por impacto (catarata). Figura 4-10. Zonas onde ocorrem os mecanismos de fragmentação (BERALDO 1987). A região onde temos o regime de catarata deve ser minimizada, pois não ocorre moagem propriamente dita, por essa razão que a velocidade varia de 60% a 85% da velocidade crítica. O tipo de moinho irá depender do tipo de corpos moedores nele usado (TAVARES 2009), fator que influencia significativamente no processo de moagem. Segundo Souza (2010) o aço é o material normalmente preferido pela alta densidade e custo baixo, embora tenha baixa resistência ao desgaste, que pode ser por abrasão ou corrosão. Os corpos moedores podem ser barras, bolas, cylpebs ou até partículas do próprio minério. O desgaste de corpos moedores na moagem a seco varia de três a cinco vezes do valor da moagem a úmido. A carga de corpo moedor é fração do volume total do moinho. Um fator que afeta a eficiência e a capacidade do moinho são os corpos moedores, de acordo com Luz et al (2010), este fator é função do tamanho máximo da 14
  24. 24. alimentação e do WI do mineral (Work Índex), pois os corpos moedores adicionados devem ter tamanhos adequados para fragmentar as maiores partículas da alimentação, caso contrário, o rendimento do moinho será comprometido. O WI representa a resistência do material a cominuição. É definido como o trabalho necessário (kWh/ton curta) para reduzir o material do tamanho infinito a um d80 de 100 micrômetros. Outro fator de importância é o revestimento dos moinhos que podem ser metálico, cerâmico ou de borracha, com a finalidade de proteger a carcaça, já que estão vulneráveis ao choque e atrito de partículas, corpo moedores, assim atuam como elemento de sacrifício, e reduz o deslizamento da carga moedora, segundo Rocha (2010), um fator que consome energia desnecessária. O tipo e formato do revestimento são definidos pelo material a ser processado, o tipo de quebra que se deseja o tipo de corpo moedor, velocidade de operação. Revestimento liso é recomendável para moagem mais fina e para moagem mais grossa revestimento rugoso. 4.3.1. Moinho de barras São moinhos cilíndricos que utilizam barras como corpo moedor, com relação do comprimento maior que 1,25 a 2,5 vezes o diâmetro. A principal aplicação é a preparação do material para alimentar moinhos de bolas, segundo Tavares (2009), e usado para obtenção de um produto mais grosso. São capazes de suportar uma alimentação grossa, 50 mm, e fornecer um produto fino, 500µm, de acordo com Luz et al (2010). Os moinhos de barras não são muito utilizados para produtos ultrafinos de minerais industriais, pois a carga moedora não produz energia suficiente para provocar a quebra de partículas finas (WELLENKAMP 1999). 4.3.2. Moinho de bolas Os moinhos de bolas possuem uma aplicação mais geral, mas seu emprego se destaca nos estágios finais da fragmentação Luz et al (2010). Devido o copo moedor, bola, ter maior área superficial, o produto final é mais fino. São utilizados no segundo estágio após moinhos de barras, autógenos ou semi-autógenos e também amplamente utilizados em moagem a seco. Normalmente possui fator de enchimento em torno de 35% a 40% do volume. 15
  25. 25. 4.3.3. Moagem AG O termo autógeno é utilizado para moinhos que o corpo moedor é o próprio material alimentado. São aplicados a minérios que não se degradam facilmente, blocos competentes. Para alguns tipos de minérios a moagem autógena representa uma grande economia energética. A instalação do circuito AG é bem simples e de baixo custo de implementação, se comparado com os circuitos tradicionais de britagem/moagem. Segundo Beraldo (1987) este modelo de circuito torna-se vantajoso para minérios difíceis de serem britados além de possuir um menor consumo de metais, já que não apresenta corpos moedores. Mas uma desvantagem que pode torna-lo inviável é a falta de coordenação entre a mina e a usina, necessitando de operações de homogeneização para garantir a blindagem adequada para os diversos tipos de minério e a granulometria constante. Na moagem autógena temos a redução granulométrica tanto por impacto quanto por abrasão Um ponto crucial da moagem AG é o fato de que as partículas do minério podem atingir determinados tamanhos (tamanho crítico) que não possuem energia suficiente para promover a ação de corpo moedor, nem de ser moído pelas frações mais grosseiras. Estas partículas são denominadas peblles. 4.3.4. Moagem SAG A moagem semi-autógena possuem como corpos moedores o próprio minério alimentado e corpos moedores, até 20 % do volume. Os corpos moedores foram introduzidos com o intuito de aumentar os mecanismos de fragmentação. Os moinhos SAG são recomendados para moagem grossa de minérios para preparar par a moagem de bolas, moagem final, segundo Pereira (2004). Estes moinhos apresentam uma evolução em relação ao AG, por terem uma certa quantidade de corpo moedores a variação das características do minério não são tão impactates. O moinhos SAG pode ser tambem utilizado em um único estágio. Na moagem semi-autógena os mecanismos responsáveis pela cominuição são principalmente: impacto (entre partículas do minério, bolas e revestimento) e compressão de pequenas partículas entre os blocos grandes de minério e bolas. Neste tipo de moinho também temos a presença de abrasão, mas em pequena escala, processo menos eficiente de cominuição em termos energético, o que torna a moagem SAG com maior eficiência energética. 16
  26. 26. Segundo Pereira (2004) atualmente os moinhos semi-autógenos são o estado da arte. O minério a ser moído deve ter competência para ser processado nas moagens AG e SAG, pois as frações grossas devem ter certa resistência mecânica, pois atuam como corpos moedores. 4.3.5. Moagem AG/SAG estágio único O modelo de circuito em estágio único possui a vantagem de custo de investimento baixo, por se tratar de um único estágio, baixos custos de operação, por não se ter corpos moedores. É comumente empregado nas grandes mineradoras de ouro sul-africanas. O circuito é exemplificado pela Figura 4-11 possui um moinho AG/SAG em regime fechado. Figura 4-11. Circuito de moagem AG/SAG em estágio único (LUZ et al 2010). 4.3.6. Moagem SAG – Bolas (SAB) Circuito que possui grande estabilidade operacional quanto a variações do minério alimentado. Segundo Luz et al (2010) este circuito resulta em reduções de até 25% do CAPEX em relação aos circuitos convencionais de britagem e moagem. O circuito Figura 4-12 apresenta um moinho SAG em regime fechado por uma peneira vibratória seguido de um moinho de bolas também em circuito fechado, mas por um hidrociclone. 17
  27. 27. Figura 4-12. Circuito SAG-Bolas (SAB) (LUZ et al 2010). 4.3.7. Moagem SAG – Britador de reciclo – Bolas (SABC) Consiste em acrescentar um britador ao circuito a fim de se eliminar as frações críticas produzidas na moagem semi-autógena, conforme ilustrado na Figura 4-13. Este circuito de cominuição é extremamente robusto, já que absorvem amplas faixas de variações de tipos de minérios. Segundo Luz et al (2010) o circuito SABC possui o menor investimento, sob o ponto de vista de investimento unitário ($/t), se comparado com os demais circuitos de beneficiamento. Esta característica permite uma maior capacidade de alimentação por unidade monetária. O autor ainda afirma que mesmo que o custo energético não seja o mais adequado, assunto ainda obscuro, faz com que esta opção de circuito seja a mais competitiva e, atualmente, a de menor risco. 18
  28. 28. Figura 4-13. Circuito SAG-Britador de reciclo - Bolas (SABC) (LUZ et al 2010). 4.3.8. Circuitos de Moagem O circuito de moagem é sem dúvida a principal decisão em uma plante de beneficiamento, pois está relacionada com o tipo de minério a ser processados, equipamentos a ser instalado, custo de investimento, custo de operação, produtividade. O circuito pode ser classificado como aberto ou fechado. No circuito aberto, na Figura 4-14, temos apenas uma etapa de cominuição, o material em uma passagem já fica na granulometria do produto, arranjo pouco utilizado, pois não se tem controle da granulometria do produto, devido o processo de cominuição consistir em um evento probabilístico, partículas podem atravessar o moinho sem que a redução granulométrica seja considerável. Neste caso a taxa de alimentação deve garantir a cominuição de todas as partículas, o que leva a sobremoagem, implicando em gasto com energia desnecessária. Figura 4-14. Circuito aberto (ROCHA 2010). 19
  29. 29. Já o circuito fechado pode ser direto, reverso ou misto e é utilizado quando se deseja controle granulométrico do produto. Nestas configurações temos a utilização de equipamentos como peneiras, classificadores, ciclones. O material classificado mais grosso retorna ao circuito. A Figura 4-15 exemplifica o circuito fechado direto, a alimentação é realizada no moinho e o produto do mesmo alimenta o hidrociclone, e o underflow deste produz a carga circulante, sendo que o overflow é o produto. Figura 4-15. Circuito fechado direto (ROCHA 2010). Já o circuito fechado inverso, Figura 4-16, a alimentação é realizada diretamente no hidrociclone que se junta com o produto do moinho. O underflow do hidrociclone dá origem ao produto e o overflow alimenta o moinho. Figura 4-16. Circuito fechado inverso (ROCHA 2010). O circuito fechado misto consiste em um moinho seguido do circuito fechado direto, conforme exemplificado na Figura 4-17. 20
  30. 30. Figura 4-17. Circuito fechado misto (ROCHA 2010). A carga circulante no circuito confere benefícios, pois reduz a geração de finos e a sobremoagem, já que o tempo de residência das partículas diminui. Segundo Luz et al (2010) quanto maior a carga circulante maior será a capacidade do moinho, e esta depende da capacidade do classificador e do custo de transportar a carga para o moinho. A carga circulante varia de 100% a 300%, mas pode chegar a 600%. 4.4. Circuito de britagem/moagem Os circuitos tradicionais de cominuição (britagem/moagem) podem ser exemplificados pelo Figura 4-18, mina de ferro de Carajás, que consiste em britagem primária (britagem fixa através do britador giratório e a britagem móvel pelo britador de mandíbula), britagem secundária (britador giratório), britagem terciária (britador cônico) completando o circuito tem-se um moinho de bolas. Um ponto que ser levantado que não pode ser visualizado no fluxograma é a estrutura de transporte do minério neste circuito, grandes correias transportadoras. 21
  31. 31. Figura 4-18. Fluxograma do beneficiamento de minério de ferro – Carajás (LUZ et al 2010). O circuito de cominuição utilizando a moagem SAG pode ser visto na Figura 4-19. O circuito conta com britador primário, pilha de estocagem com capacidade de 41.000 toneladas, seguido de moagem SABC (moinho semi-autógeno, britador cônico e moinho de bolas). O moinho SAG possui de 36` de diâmetro por 19` de comprimento e 22
  32. 32. um moinho de bolas de 22` de diâmetro por 29`de comprimento. O produto alimenta a planta de flotação. Figura 4-19. Fluxograma da usina do Sossego (NANKRAN et al, 2009). 4.5. Minério de ferro O ferro é um importante elemento no nosso planeta e é o quarto elemento mais abundante na crosta da terra. Segundo Takehara (2004) mais de 400 minerais apresentam Fe em teores detectáveis, cujas concentrações variam de menos de 1% a mais de 70%. Segundo dados do DNPM 2011 as reservas brasileiras totalizam 29,6 bilhões de toneladas (com um teor médio de 52,95%), localizadas em Minas Gerais (79,7%) Mato Grosso do Sul (9,9) e Pará (9,1%) e a produção brasileira de minério de ferro em 2011 foi cerca de 398 milhões de toneladas, 14,2% superior ao ano anterior. Os minérios de ferro economicamente exploráveis são agrupados segundo a composição química, nas classes: óxidos, carbonatos, sulfetos e silicatos segundo Takehara (2004). 23
  33. 33. Tabela 4-3. Principais minerais de ferro e suas classes. (Poveromo, 1999; Deer et al., 1994; Dana & Hulburt, 1984; www.webmineral.com). A magnetita (Fe3O4) corresponde 72,36% de ferro e 27,64 de oxigênio, é um mineral fortemente magnético segundo Luz et al (2010), possui densidade específica de 5,18 g/cm3. A hematita (Fe2O3) é o mais importante mineral de ferro, devido a sua larga ocorrência segundo Deer et al (1992) e corresponde a 69,94% de ferro e 30,06% de oxigênio, densidade em torno de 5 a 6 g/cm3. A limonita, nome genérico para óxidos hidratados de ferro. Sua composição é uma mistura de variada dos minerais goethita e lepidocrocita, segundo Deer et al (1992) utiliza-se o termo limonita para denotar óxidos não identificáveis com grau de hidratação variada. A siderita (FeCO3) corresponde a 48,20% de Fe e o restante de carbono e oxigênio. Possui densidade específica de 3,83 a 3,88 g/cm3. A pirita (FeS2), também conhecida como “ouro de tolo”, corresponde a 46,55% de Fe e 53,45% de S, densidade por volta de 5,0 g/cm3. A pirrotita (Fe(1-x)S)), corresponde a 62,33% de ferro e 37,67% de S, densidade de 4,51 g/cm3, fortemente magnética, também conhecida como pirita magnética. Os silicatos de ferros apresentam teores de ferro que podem variar de 39% a 54%, mas não é explorável, devido se encontrarem dentro da estrutura cristalina dos minerais e de forma dispersa na rocha. 24
  34. 34. Outra forma comum de exploração do ferro se dá através dos minérios itabiríticos, rocha com bandas intercaladas de óxidos de ferro e sílica. As camadas de ferro são compostas principalmente por hematita e magnetita. Outra classificação que podemos designar aos minérios de forma geral é a granulometria. O primeiro produto é o run-of-mine (ROM), minério bruto com tamanho até 200mm que é direcionado ao beneficiamento. O minério granulado (lump) está compreendido na faixa de 32mm a 6mm, possui alto valor de mercado por se utilizar diretamente no alto forno, sem necessidade de beneficiamento. Os finos de minérios são divididos em duas classes o sinter feed, é o produto mais comercializado, segundo Souza (2010), são minérios inferiores a 6mm e superiores a 0,15mm (usados nos processos de sinterização), o pellet feed, minérios superfinos que apresentam granulometria abaixo de 0,15mm (utilizados nos processos de pelotização). 25
  35. 35. 5. DISCUSSÃO Os circuitos de beneficiamento mineral têm passado por reformulações aos longos dos anos a fim de se adequar as mudanças dos minérios, obter aumento da produção, redução do custo de operação, facilidades operacionais, entre outras mudanças. O circuito SAG encontra muita resistência antes de se tornar uma opção para um projeto de dimensionamento de uma usina de tratamento mineral, segundo Yovanovic (2006) esta proposta não se enquadra em um avanço da tecnologia e sim um retrocesso, pois os primeiros moinhos instalados eram do tipo SAG. Outro ponto é a resistência a mudanças pelo setor mineral, mudanças que acarretam uma nova metodologia de produção, treinamento, manutenção. Resistência que já foi vencida no beneficiamento de cobre e ouro e possui grande aceitação. Os projetistas de circuitos minerais adotam a seguinte metodologia para estudo de um circuito de beneficiamento mineral:   Teste de bancada;  Teste em escala piloto;  5.1. Caracterização mineral; Simulação computacional; Caracterização mineral No dimensionamento mineral, independente da rota, um dos fatores determinantes para o sucesso do projeto é a caracterização mineral. Processo que deve ser realizado com extrema atenção para que o mapeamento da mina seja condizente com a realidade e as amostras utilizadas nos teste sejam representativas. Esta etapa do processo não deve economizar esforços muito menos recursos, pois é o ponto chave para escolha da rota do minério. Segundo Pereira (2004) os testes são para orientar no dimensionamento, pois os testes dependem das condições de moagem adotadas (tamanho dos moinhos, velocidade dos moinhos, carga de bolas, etc.). Esta etapa deve prever a energia específica para cominuição da partícula do minério de interesse. Os testes mais comuns aplicados na caracterização mineral com a finalidade de dimensionar moinhos para o circuito AG/SAG são:  Drop Weight Test metodologia JKMRC (Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre): teste realizado através do choque de dois pêndulos e a partícula a ser estudada entre os pêndulos. Ensaio que demanda elevado tempo para realização, possui 26
  36. 36. restrição ao tamanho das partículas, e o cálculo pode ser impreciso devido ao movimento do pêndulo secundário.  Drop Weight Test (DWP): partículas de vários tamanhos são fragmentadas individualmente com aplicações de variados níveis de energia (peso que é solto sobre a partícula em diferenças alturas). Este teste possui a vantagem de ser rápido ecomportar grande faixa de tamanho da partícula.  Work Índex de Bond: teste com o objetivo de calcular a energia necessária para reduzir um material de tamanho infinito até um tamanho de 80% menor que 100µm, sob condições padrão.  SAG Power Índex (SPI): segundo Dobby (1996) SPI é o tempo de moagem em minutos necessário para que a alimentação seja reduzida até 80% passante em 1,7mm. Moinho que neste caso é padronizado. Este teste gera resultados que devem ser complementados dom o WI de Bond para circuitos SAG/bolas, segundo Pereira (2004). 5.2. Testes de bancada Testes de moagem SAG em bancada de minério de ferro têm se mostrado muito eficiente, como o teste realizado no Centro de Pesquisas Tecnológicas (CPT) de minério de ferro da Vale da Gerencia de Desenvolvimento de Processos de Tratamento Mineral (GADMF), localizada na Mina de Alegria. Segundo Rodrigues et al (2011) duas amostras de minério de ferro foram testadas. O primeiro teste (Pilha 1) consistiu em uma granulometria com 97% passante em 12mm (granulometria característica do produto de britagem quaternária) sendo processado em um moinho tubular com 28% de enchimento de bolas. Já o segundo teste (Pilha 2) foi realizado com uma granulometria 97% passante em 50mm (produto típico da britagem secundária) com 20% de enchimento de bolas. A análise granulométrica das alimentações é mostrada na Figura 5-1. 27
  37. 37. Figura 5-1. Análise granulométrica dos dois tipos de minérios testados, Pilha 1 com P97 passante em 12mm e Pilha 2 com P97 passante em 50mm (RODRIGUES et al 2011). Os resultados dos testes são apresentados na Tabela 5-1 e demonstram que ambos atuaram como moagem primária gerando um P80 próximo de 0,21mm. O consumo energético do teste com fração mais grossa demonstrou ser energeticamente melhor, pois registrou o consumo de 1,93kWh/t enquanto o de fração mais fina contabilizou 2,19 kWh/t, redução de 11,87% de consumo. Vale ressaltar que esta economia quantificada é apenas na comparação da moagem com alimentação grosseira e mais fina, não contabilizando, se comparado os circuitos, a economia energética com a britagem terciária, britagem quaternária e transporte do material. Pereira (2004) em su estudo também aborda a possibilidade de redução de geração de ultrafinos na utilização de moagem com material mais grosso. A granulometria da Pilha 1 apresenta na alimentação 4,27% de material passante em 10µm e o produto com 8,31% de material passante em 10µm, aumento de 195%, enquanto no segundo teste a alimentação e o produto possui 5,93 e 8,20 passante em 10µm respectivamente, aumento de apenas 138%. O teste também possibilitou registrar o consumo de corpo moedor, 330 g/talim, valor abaixo dos industrialmente praticados (450 g/talim) em moinhos no circuito tradicional (britagem/moagem) de minérios itabiríticos. 28
  38. 38. Tabela 5-1. Análise granulométrica dos produtos dos testes de bancada. (RODRIGUES et al 2011). 5.3. Teste em escala piloto Após a caracterização real do minério de interesse é recomendável testes em escala piloto para confirmar a opção de circuito inicial. Este teste possui um alto custo e deve ser explorado para fornecer uma variedade de circuitos, segundo Putland et al (2011). Segundo Luz et al (2010) este teste pode revelar informações que anteriormente estavam desconhecidas, como a influência da recirculação sobre o produto da moagem, um exemplo de circuito em escala piloto é mostrado na Figura 5-2. O circuito fechado conta com moagem SAG e peneiras vibratórias. Este estágio deve analisar as características do funcionamento do moinho como: consumo de energia, comportamento do rendimento a variações de alimentação, velocidade do moinho, volume de enchimento, carga e consumo de corpos moedores, carga circulante, geração de pebble, geração de ultrafinos (sobremoagem), entre outros. 29
  39. 39. Figura 5-2. Circuito da unidade piloto do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) (SAMPAIO et al 2002). Testes realizados por Sampaio et al (2002) em uma unidade piloto do CETEM (Centro de Tecnologia Mineral) em minério de ouro na Rio Paracatu Mineração S/A demonstrou que o minério respondeu ao processo SAG e ainda com baixo consumo específico de energia. Foram realizados testes com duas granulometrias, intituladas minério tipo 1 (P90 em cerca de 31 mm) e minério tipo 5 (P80 igual a 75mm). O primeiro teste foi realizado com o minério tipo 5 com carga de bolas de 10% e o segundo teste com um blend dos minérios tipo 1 e 5 com uma carga de bolas de 4%. Os dois testes apresentaram baixo consumo específico de energia, sendo que o primeiro registrou 1,81kWh/t enquanto o segundo teste 2,86 kWh/t, o produto obtido por ambos os testes atingiu 50% do material abaixo da granulometria de liberação do ouro (100µm) e um volume de carga circulante dentro da faixa operacional (cerca de 150 %). 5.4. Simulação computacional Identificada as variáveis do processo, os métodos de simulações, modelos matemáticos, entram em cena para dimensionar os equipamentos em função da produção estimada no projeto da unidade de beneficiamento. Segundo Luz et al (2010) as técnicas de simulação são recursos eficazes tanto no dimensionamento dos equipamentos de processo, como nas etapas de start-up e de otimizações contínuas nos processos de cominuição. As complexidades dos modelos matemáticos são grandes para 30
  40. 40. a representação da realidade e o desempenho destes depende da calibração, que por sua vez é resultado dos conjuntos de dados levantados nas etapas anteriores. 5.5. Escolha do circuito O circuito de processamento mineral deve ser escolhido em detrimento aos resultados dos testes, futuras mudanças nas propriedades do minério na frente de lavra, capital a ser investido, custo operacional, entre outros fatores. Dentre as alternativas de circuito, muitos estudos de rotas de beneficiamento de minérios estão sugerindo que o circuito tradicional pode ser simplificado, as britagens terciárias e quaternárias podem ser substituídas por um circuito SAG, conforme foi abordado por Rodrigues et al (2011) e demonstrado na Figura 5-3. Além de excluir duas etapas de britagem o circuito elimina uma etapa de peneiramento e todos os dispositivos de transporte e bombeamento de polpas entre os equipamentos eliminados. A moagem primária deixa de ser de bolas e passa a ser autógena seguida de uma moagem de bolas, como mostra a figura. O circuito ainda pode contar com um britador de reciclo se existir a necessidade. Segundo Luz et al (2010) o circuito SAB pode representar em uma redução de até 25% do CAPEX em relação a rota tradicional. Em alguns casos apenas uma britagem primária é necessária para alimentar o moinho SAG, o que possibilita uma maior simplificação de equipamentos. 31
  41. 41. Figura 5-3. Equipamentos eliminados em uma rota de circuito SAG (RODRIGUES et al 2011). As alternativas que podem ser escolhidas para substituir os circuitos tradicionais dependem das propriedades do minério a ser processado. Circuito SAG em único estágio é sugerido para minérios com o comportamento frágil, mas que seja suficientemente competente para atuar como corpo moedor. O Circuito SAB (moagem primária em moinho SAG e moagem secundária em moinhos de bolas) é aconselhável para minérios mais compactos. Este circuito apresenta melhor desempenho para minérios com variações das propriedades com relação ao de estágio único. Para minérios competentes é sugerido o circuito SABC (circuito com moagem primária SAG, seguido de moagem de bolas e britador de reciclo). Este circuito possui a adição de um britador para fragmentar os minérios que possuem tamanho crítico e não são fragmentados na moagem SAG. 32
  42. 42. Na prática operacional a classificação de minerais compactos é usada de maneira errada, pois é designado para expressar granulometria de minérios, blocos grandes. O que na realidade não se aproxima do conceito real, termo que deve ser utilizado para expressar resistência, dificuldade do material em ser fragmentado. Sendo assim para uso de um minério em um circuito AG/SAG o minério deve ter uma devida resistência à fragmentação para promover auto cominuição. No projeto de dimensionamento de processamento do circuito mineral AG/SAG é de extrema importância a projeção correta de uma pilha de homogeneização segundo Putland (2011). A alimentação constante é indispensável para um ótimo desempenho. Problema de segregação resulta em circuito instável e sub-otimizado. Os circuitos SAG devem ter um maior controle operacional se comparado ao circuito tradicional, como por exemplo: taxa de alimentação, velocidade do moinho, volume de carga, carga de corpos moedores, densidade da polpa. 5.6. Estudo de casos  Yanacocha, Cajamarca: Maior mina de ouro da América do Sul, localizado na província de Cajamarco, a 800 km da cidade de Lima, Peru. A planta de beneficiamento de ouro e cobre conta com um moinho SAG de 32’ de diâmetro e 32’ de comprimento, potência de 16,5MW, com velocidade variável em circuito fechado com hidrociclones. A alimentação do moinho possui granulometria de até 80 cm e uma pilha de estoque com capacidade de 35 mil toneladas. Este é um caso de sucesso de implementação de circuito SAG. 33
  43. 43. Figura 5-4. Fluxograma do circuito SAG de produção Yanacocha, Cajamarca, Chile (JUBI et al 2011)  Mina do Sossego: A mina do Sossego, Vale, localizada no município de Canaã dos Carajás no estado do Pará beneficia minério de cobre e de ouro por um circuito SABC (moinho SAG, moinho de bolas e britador de pebble). O circuito é alimentado com 80% das partículas passante em 152mm e o produto do moinho de bolas é P80=0,21mm, granulometria adequada para a flotação. O moinho SAG possui 38’ de diâmetro e 19’ de comprimento, uma potência de 20MW, operando com velocidade entre 74% e 80% da velocidade crítica, carga de bolas de 14% e volume de operação de 32%. Complementando o circuito um moinho de bolas de 22’ de diâmetro e 29’de comprimento, conforme exemplificado na Figura 4-19 (Fluxograma apresentado na revisão bibliográfica).  Paracatu, Kinross O projeto de expansão inaugurado em 2008 infelizmente é um caso de insucesso no dimensionamento de rotas de beneficiamento. O projeto da planta contava com uma produção de 4,1 milhões de toneladas anuais através de um circuito SABC, com moinho SAG de 38’, potência de 20MW, alimentação de 5087t/h. O circuito se completa com britador de reciclo e dois moinhos de bolas conforme a Figura 5-5. Após implementação 34
  44. 44. do projeto algumas dificuldade foram encontradas. O WI do minério, problemas com a célula de carga do moinho SAG e alta geração de pebble. Estudos realizados posteriormente concluíram que o gargalo do circuito eram os moinhos de bolas, rendimento muito abaixo do esperado para a produção estipulada no projeto. Outro fator que chamou a atenção foi a dificuldade encontrada com WI do minério, o que demonstra uma caracterização falha. Estas dificuldades levaram a alimentação real do circuito ser de 3198t/h (cerca 62,87% da capacidade projetada). Figura 5-5. Fluxograma da planta de beneficiamento mineral Paracatu, Kinross (JUNIOR 2011). 35
  45. 45. 6. CONCLUSÃO O circuito SAG vem se mostrando uma ótima alternativa para a substituição do circuito tradicional de beneficiamento (britagem/moagem) de minério de ferro. O circuito SAG utiliza a mudança de propriedade do minério (partículas mais competentes), para promover a auto-cominuição. A escolha do circuito SAG simplifica o processo e eliminam equipamentos como britadores, bombas, sistemas de transporte reduzindo o CAPEX em até 25%. Esta simplificação do circuito pode possibilitar menores gastos com manutenção, e um maior aperfeiçoamento dos operadores. O consumo de energia segundo os estudos em bancada e escala piloto sugerem que o circuito SAG seja energeticamente mais eficaz. A caracterização é a etapa crítica no dimensionamento, pois deve representar fielmente a realidade das frentes de lavras. Erros nesta etapa comprometem todo o andamento do projeto, pois os erros serão acumulativos e podem levar a uma escolha errada da rota de beneficiamento. O circuito SAG deve ter maior controle operacional (taxa de alimentação, velocidade do moinho, volume de carga, carga de corpos moedores, densidade da polpa) para manter a produção regular. Desvios destes parâmetros devem ser evitados ou controlados a fim de não impactar na produtividade dos moinhos. A pilha de estoque deve ser projetada levando em consideração a possibilidade de ocorrer à segregação, tendo em vista que o circuito SAG é sensível a variações granulométricas na alimentação. O teste em escala piloto deve ser usado para simular várias configurações do circuito de modo a evitar dúvidas na escolha da rota de beneficiamento. O dimensionamento de uma rota mineral deve sempre ser reestudado, nunca é tarde para rever o circuito. 36
  46. 46. Referências Bibliográficas Begerman, M.; Delboni, H.; Nankran, M.. “ESTUDO DE VARIABILIDADE E OTIMIZAÇÃO DO CIRCUITO NA MOAGEM SAG DA USINA DO SOSSEGO.” Revista Escola de Minas, Janeiro, março 2009: 93-97. Beraldo, J. L.. MOAGEM DE MINÉRIOS EM MOINHOS TUBULARES. São paulo: Edgard Blücher LTDA, 1987. Drumond, M. R.; Yovanovic, A.; Caporali, L.; Arruda, W. S.; Resende, A. M.; Morais, B. F.. “PROJETO PEDRA DE FERRO – A RUPTURA DE PARADIGMAS NO DESENVOLVIMENTO DE PROJETO DE BENEFICIAMENTO DE MINÉRIO DE FERRO.” Foggiatto, B.. “PREVISÃO DE DESEMPENHO DO CIRCUITO DE MOAGEM DE CARAJÁS.”. São Paulo, São Paulo, 2009. Luz, A. B.;Alves, J. S.; Alves, S. C.. TRATAMENTO DE MINÉRIO. 5ª edição. Rio de Janeiro: CETEM, 2010. Pereira, P. E. C.. “COMPARAÇÃO ENTRE DIFERENTES TESTES DE MOAGEM SAG PARA DETERMINAÇÃO DA ENERGIA UNITÁRIA PARA COMINUIÇÃO DE MINÉRIOS SULFETADOS DE COBRE.” Belo Horizonte, Minas Gerais, Abril de 2004. Putland, B; Kock, F; Siddall, L; SINGLE STAGE SAG/AG MILLING DESIGN, Dezembro de 2011. Orway Mineral Consultants WA Pty Ltd (OMC). Level 4, 1 Adelaide Terrace. East Perth, Western Australia 6004 Rocha, A. R.. “ESTUDO DE CASOS: MOAGEM SEMI-AUTÓGENA E DE BOLAS.” Ouro Preto, Minas Gerais, 2010. Rodrigues, A. F. V.; Lima, N. P; Silva, K. C; Marques, M.; Paula, N.; Santiago, M. T.. “COMPARAÇÃO DE MOAGEM CONVENCIONAL E MOAGEM COM ALIMENTAÇÃO MAIS GROSSA DE MINÉRIO DE FERRO.” XXIV ENTMME, 1619 de Outubro de 2011. Sampaio, J. A.; Tondo, L. A.; Silva, A. L.; Junior, H. D.; Clark, J. Y; Kasbergen, J, C.. "ESTUDO DE MOAGEM SEMI-AUTÓGENA (SAG) COM MINÉRIO DE OURO DA RPM" . Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Dezembro de 2002. Souza, N. A. F.. “ANÁLISE CRÍTICA DE ROTAS DE PROCESSAMENTO DE MINÉRIOS DE FERRO ITABIRÍTICOS”. Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Setembro de 2010. 37
  47. 47. Taggart, A. F. ELEMENTS OF ORE DRESSING. New York: Wiley, 1951. Tavares, L. M. M. APOSTILA PROCESSAMENTO DE RECURSOS MINERIA I. 2009. Valadão, G. E. S.; Araújo, A. C.. Introdução ao tratamento de minérios. Belo Horizonte: UFMG, 2007. Wellenkamp, P. MOAGENS FINA E ULTRAFINA DE MINERAIS INDUSTRIAIS: Uma revisão. 1999. Yovanovic, A. P. “A Tecnologia Mineral e os Mitos Tecnológicos.” Minério, Março 2005. Yovanovic, A. P. “MOAGEM SAG: ACABOU O MITO?” Minérios e minerales, Setembro/Outubro 2006. Yovanovic, A. P. “NOVOS MOINHOS COM VELHOS PARADIGMAS.” Metálica, 2011. 38

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