Caracterização experimental de sistemas particulados e quantificadores de operações de concentração em processamento de minérios. Revisão de Conceitos

Mestrado em Engenharia de Minas e Geoambiente Caracterização experimental de sistemas particulados e Quantificadores de operações de concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. Tese de Mestrado de Vítor Manuel Jacinto Lopes Desenvolvida no âmbito da unidade curricular de Dissertação realizado em Laboratório Nacional de Energia e Geologia Orientador: Professor Doutor Mário Rui Machado Leite Coorientadora: Professora Doutora Aurora Magalhães Futuro da Silva Departamento de Engenharia de Minas Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. i Agradecimentos Em primeiro lugar agradeço a Deus por me abençoar em todas as etapas da minha vida. Queria agradecer aos meus pais por me darem oportunidade de estudar e tirar um curso superior, transmitindo-me confiança, motivação e amor. Aos meus irmãos, António e Belinha pela amizade, companheirismo e pelos grandes momentos juntos. Um agradecimento especial ao meu Orientador, Professor Mário Machado Leite e Coorientadora, Professora Aurora Futuro pelo suporte e complemento na minha formação. Aos verdadeiros Kambas da Muxima (Rui Sousa, Diogo Martins, Sabino Coqueia, Anastácio e Didácio), um enorme agradecimento, por fazerem não só parte do meu percurso académico como da minha vida. À Pipoca (Angélica), por ser uma das pessoas mais maravilhosas que conheci, pela força que me deu sempre que necessário e por compartilhar comigo momentos felizes e inesquecíveis. Agradeço a todos os elementos da República Nóstravamus (Ouro Preto) pela parceria vivida durante o meu intercâmbio no Brasil. Ao Monteiro, Xico, Nelson, Pedro e Zé Nuno pela amizade ao longo de muitos anos. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. ii Resumo O seguinte projeto destina-se ao estudo de algumas propriedades utilizadas em processamento de minérios, como forma de obter informação com vista à caracterização do respetivo sistema particulado. Várias técnicas foram utilizadas com a finalidade de estudar a forma como uma certa propriedade se distribui nas partículas que compõem o sistema, nomeadamente a Contagem de Pontos ao Microscópio, a Separação em Líquido Densos, a Separação Magnética, ou mesmo a Separação Gravítica. Se as propriedades escolhidas exibem uma boa correlação com o teor químico e os respetivos processos de separação permitirem a escolha de valores sucessivos para regulação da propriedade, estarão garantidas as condições experimentais necessárias para a obtenção dos Histogramas, que naturalmente podem ser usados como Distribuições reais de Propriedade e, portanto, caracterizadores do sistema particulado. Após a obtenção dos Histogramas de Propriedade, foram ensaiadas várias concentrações hipotéticas, como forma de poderem ser avaliados os diferentes quantificadores dos processos de separação. Com base no comportamento desses quantificadores foram adotadas diferentes considerações relativamente ao grau de libertação dos sistemas. A metodologia implementada tem a vantagem de conseguir simular concentrações com base em diferentes teores de corte sobre os Histogramas de Propriedade, sem que realmente haja necessidade de ocorrer uma concentração real. Palavras-chave (Tema): Sistema particulado, propriedade de corte, partição, quantificador. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. iii Abstract The following project is intended for the study of some properties used in ores processing, in order to obtain information for the characterization of the respective particulate system. Several techniques have been used in order to study how a certain property is distributed by the particles that compose the system, namely Counting Points on Microscope, Dense Medium Separation, Magnetic Separation or even Gravity Separation. If the properties display a good correlation with the chemical content and the respective separation processes allow the choice of successive values for the property regulation, then the experimental conditions will be guaranteed to obtain the Histograms, that can be used as real Distribution Properties and, therefore, characterizing the particulate system. After obtaining the Property Histograms, several hypothetical concentrations were made in order to evaluate the quantifiers of the separation processes. Basing on their behaviors different considerations of the mineral liberation degree of the systems were adopted. The methodology implemented on this work, has the advantage of simulating concentrations basing on different cutting properties applied to Property Histograms, without needing to do a real concentration. Keywords (Theme): Particulate system, cutting property, partition, quantifier. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. iv Declaração Declara, sob compromisso de honra, que este trabalho é original e que todas as contribuições não originais foram devidamente referenciadas com identificação da fonte. Assinar e datar Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. v Índice 1 Introdução ..................................................................................... 1 1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto ....................................... 1 1.2 Organização da Tese ................................................................... 2 2 Contexto e Estado da Arte ................................................................. 3 2.1 Introdução ao Contexto ............................................................... 3 2.2 Objetivo do Processamento de Minérios ............................................ 3 2.3 Identificação dos Minerais ............................................................ 4 2.3.1 Propriedades Físicas dos Minerais ............................................... 4 2.3.2 Propriedades Tecnológicas ........................................................ 8 3 Caracterização de Sistemas Particulados ............................................... 23 3.1 Distribuição de Propriedade de uma população de Partículas ................. 23 3.2 Técnicas no Estudo de Sistemas Particulados .................................... 25 3.3 Contagem de Pontos ao Microscópio Petrográfico de Luz Refletida e Transmitida ..................................................................................... 28 3.3.1 Introdução .......................................................................... 28 3.3.2 Metodologia ........................................................................ 28 3.3.3 Resultados .......................................................................... 30 3.4 Separação Magnética ................................................................. 32 3.4.1 Introdução .......................................................................... 32 3.4.2 Metodologia ........................................................................ 32 3.4.3 Resultados .......................................................................... 44 3.5 Separação por Densidade ............................................................ 47 3.5.1 Introdução .......................................................................... 47 3.5.2 Metodologia ........................................................................ 48 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. vi 3.5.3 Resultados .......................................................................... 52 3.6 Utilização de Dados de Bibliografia relativos a Separações Gravíticas ....... 53 3.6.1 Minério Sn ........................................................................... 54 3.6.2 Minério WO3 ........................................................................ 58 4 Quantificadores de Desempenho de Processos de Separação ....................... 60 4.1 Curvas de Partição .................................................................... 60 4.2 Curva de Lavabilidade ................................................................ 63 4.3 Diagrama de Mayer .................................................................... 65 4.4 Curva Teor vs Recuperação .......................................................... 67 5 Aplicação dos Conceitos a Casos de Estudo ............................................ 69 5.1 Minério de Aljustrel ................................................................... 69 5.1.1 Histograma de Teores ............................................................ 69 5.1.2 Curvas de Partição ................................................................ 70 5.1.3 Resultados .......................................................................... 73 5.1.4 Curva de Lavabilidade ............................................................ 73 5.1.5 Diagramas de Mayer ............................................................... 75 5.1.6 Curva Teor vs Recuperação ...................................................... 76 5.1.7 Conclusão ........................................................................... 77 5.2 Minério de Moncorvo .................................................................. 77 5.2.1 Histograma de Teores ............................................................ 77 5.2.2 Curvas de Partição ................................................................ 78 5.2.3 Resultados .......................................................................... 81 5.2.4 Curva de Lavabilidade ............................................................ 82 5.2.5 Diagrama de Mayer ................................................................ 84 5.2.6 Curva Teor vs Recuperação ...................................................... 85 5.2.7 Conclusão ........................................................................... 86 5.3 Minério de Espodumena .............................................................. 87 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. vii 5.3.1 Histogramas de Teores ........................................................... 87 5.3.2 Curvas de Partição ................................................................ 87 5.3.3 Resultados .......................................................................... 88 5.3.4 Curva de Lavabilidade ............................................................ 89 5.3.5 Diagrama de Mayer ................................................................ 90 5.3.6 Curva Teor vs Recuperação ...................................................... 91 5.3.7 Conclusão ........................................................................... 92 5.4 Minério Sn ............................................................................... 92 5.4.1 Minério Sn - LNEG ................................................................. 92 5.4.2 Minério Sn - WJ ................................................................... 106 5.5 Minério W03 ............................................................................ 113 5.5.1 Histograma de Teores ........................................................... 113 5.5.2 Curvas de Partição ............................................................... 114 5.5.3 Resultados ......................................................................... 117 5.5.4 Curva de Lavabilidade ........................................................... 118 5.5.5 Diagrama de Mayer ............................................................... 120 5.5.6 Curva Teor vs Recuperação ..................................................... 120 5.5.7 Conclusão .......................................................................... 122 6 Conclusões .................................................................................. 123 7 Referencias ................................................................................. 125 8 Anexos ....................................................................................... 129 8.1 Separação magnética ................................................................ 129 8.1.1 Crivagem ........................................................................... 129 8.1.2 Tubo de Dings ..................................................................... 129 8.1.3 Separador Jones .................................................................. 130 8.2 Separação Meio Denso ............................................................... 130 8.2.1 Crivagem ........................................................................... 130 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. viii Notação e Glossário λ = comprimento de onda da fonte de raios X utilizado d = distâncias interplanares de θ θ = ângulo de reflexão a – calibre máximo no lote m – módulo de distribuição wt – cumulante inferior tc – teor médio do concentrado te – teor médio do estéril ρ – Massa específica (g/cm3) ρm – Massa específica do meio (g/cm3) x – calibre da partícula (mm) Pi – Probabilidade da alimentação ir para o supra U – Caudal do Underflow ui – vetor de composição granulométrica do underflow F – Caudal de alimentação fi – vetor de composição granulométrica da alimentação Ri – função de Bypass Ru – caudal de água recuperada no underflow m – regulador de inclinação d50c – calibre de corte corrigido C – concentrado T – estéril ε – Recuperação da substância útil no concentrado 𝜆 – Teor de substância útil no concentrado 𝛼 – Teor de substancia útil na alimentação γ – Rendimento Ponderal η – Recuperação da substância útil no estéril β – Teor de substância útil nos mistos v – Teor de substância útil no estéril S – Fator de Seletividade B – Indução Magnética (Gauss) Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. xv Tabela 24 - Resultados da Aplicação das Partições (Ensaio 1) ........................... 118 Tabela 25 - Resultados da Aplicação das Partições (Ensaio 2) ........................... 118 Tabela 26Resultados .......................................................................... 129 Tabela 27Resultados dos Ensaios............................................................ 129 Tabela 28Resultados dos Ensaios............................................................ 130 Tabela 29Resultado para a Amostra ALJ-1A ............................................... 130 Tabela 30Resultado para a Amostra ALJ-2B ............................................... 131 Tabela 31Resultado para a Amostra ADG-2 ............................................... 131 Tabela 32Resultado para a Amostra ADG-3 ............................................... 132 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 1 1 Introdução 1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto O projeto de mestrado, apresentado neste Tese, iniciou-se com um período de estágio no Sector de Processamento de Minérios do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), em que se tinha por objetivo obter formação experimental em técnicas de processamento de minérios para a sua valorização, nomeadamente separação magnética porque o primeiro minério a que se teve acesso foi uma amostra do Jazigo de Ferro de Moncorvo (Cabeço da Mua e Serra do Reboredo). Os primeiros ensaios foram orientados para avaliar o potencial de um separador PERMROLL (de ímã permanente, de média intensidade de campo – 1,1 T - construído com base em Elementos Terras Raras) aplicado à possibilidade de, após um primeiro estágio de granulação (20-10 mm), recuperar um concentrado de Magnetite, dado ser sabido que no Jazigo de Moncorvo existirá um nível rico nesse tipo de minério. Sucedeu, porém, que as amostras obtidas, não abrangeram um corte estratigráfico suficientemente extenso para incluir ambos os horizontes – magnetítico e hematítico – razão que levou ao abandono da ideia, dada que o seu prosseguimento conduziu a um projeto de duração temporal não compatível com os calendários atuais das Tese de Mestrado em regime de Bolonha. Chegados a esta fase, em que já se tinham colecionado resultados experimentais em número significativo e envolvendo variações sistemáticas da intensidade do campo magnético, foi decido realizar uma mudança de orientação do trabalho, redirecionando-o para a utilização dos resultados desse tipo de ensaios como passo útil na “caracterização do sistema particulado”, na sua generalidade. Visando este novo objetivo, para além da Permeabilidade Magnética, outras propriedades correntemente utilizadas em processamento de minérios foram utilizadas para obtenção de dados, nomeadamente o teor mineral das partículas avaliado pela técnica de Contagem de Pontos ao Microscópio e a Densidade avaliada usando as técnicas de separação gravítica. Como estas propriedades são características dos minerais constituintes dos minérios exibem, em geral, uma boa correlação com o Teor químico, o que torna Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 2 possível a sua utilização para obter adequadas caracterizações dos sistemas Particulados, representadas pelos respetivos Histogramas de Propriedade, que podem ser usados como aproximações às Distribuições de Propriedades que se procuram e, nesse sentido, permitir efetuar considerações sobre o estado de libertação do sistema. Na fase seguinte, considerou-se que o projeto deveria evoluir realizando uma revisão dos conceitos (numa perspetiva operacional) sobre os Quantificadores do desempenho das Separações em Processamento de Minérios, na medida em que estes operam uma transformação das Distribuições de Propriedade do sistema inicial. 1.2 Organização da Tese O projeto está organizado em seis capítulos (excluindo as referências e os anexos). No segundo capítulo realiza-se um breve enquadramento teórico do processamento de minérios, dos princípios em que se baseiam os diferentes métodos utilizados na caracterização dos sistemas particulados e uma apropriada descrição dos equipamentos. O terceiro capítulo diz respeito à caracterização de sistemas particulados, as condições experimentais com que se realizaram os ensaios e os resultados obtidos. O quarto capítulo é destinado à revisão dos conceitos e da utilização prática dos avaliadores/quantificadores de desempenho dos processos de separação, utilizando-se para esse efeito um modelo de Partição teórico para simular separações sob teores de corte sucessivos, obtendo-se dessa forma os dados experimentais (numéricos) que serão tratados para construir esses quantificadores de desempenho. Finalmente, no capítulo cinco, são efetuadas algumas considerações sobre as descrições do processo obtidas através do comportamento dos avaliadores/quantificadores em função do estado de libertação do sistema particulado. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 3 2 Contexto e Estado da Arte 2.1 Introdução ao Contexto O homem usa materiais que ocorrem na crusta terrestre, mas não os utiliza da forma como estes se apresentam, sendo necessário melhorar as suas propriedades iniciais. Os materiais que podem ser utilizados pelo homem, apesar de serem abundantes na crusta terrestre, só podem ser explorados quando aparecem em Jazigos, que correspondem a formações naturais onde se processou um enriquecimento proporcionado pelos processos geológicos, que garantiu a capacidade do jazigo ser explorado do ponto de vista técnico e económico. Geralmente, só depois de ter ocorrido o enriquecimento e a acumulação dos recursos nos seus respetivos jazigos pela ação da natureza, é que efetivamente se consegue ter condições do ponto de vista técnico e económico que garantem a explorabilidade. Apesar dos jazigos serem formações excecionais em termos de ocorrência na crusta terrestre, os minérios desses jazigos continuam a ser, em geral, recursos relativamente pobres. Após a respetiva avaliação do ponto de vista técnico-económico ter demonstrado a viabilidade da exploração, é fundamental realizar-se uma fase seguinte de valorização dos recursos, de natureza tecnológica, destinada a melhorar as propriedades que interessam à indústria transformadora, que por sua vez produz os bens de consumo que contribuem para melhor qualidade de vida das sociedades. [1] 2.2 Objetivo do Processamento de Minérios O objetivo fundamental do processamento do minério é assim a obtenção de um produto final que respeita especificações exigidas pela demanda do mercado às suas propriedades, o que exige projetar um diagrama de processamento que contemplará as operações necessárias para atingir esse objetivo. Em processamento de minério, normalmente à matéria-prima original é dado o nome de Alimentação do processo. O sucesso do projeto de um diagrama de processo estará sempre dependente do grau de conhecimento obtido sobre distribuições das propriedades principais que caracterizam essa alimentação. [1] Esse estudo prévio da Alimentação do processo é composto por alguns pontos: Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 4  Conhecimento dos elementos presentes, incluindo os úteis, as gangas e os indesejáveis que envolvem risco de manuseamento. Aos metais é dada uma especial atenção porque possuem valor económico relevante e também porque podem configurar penalizações para os produtos finais.  Determinação da composição mineralógica, tendo relevância especial o conhecimento mais amplo possível da paragénese, gangas e minérios uteis.  Determinação dos teores médios dos elementos relevantes.  Composição granulométrica. 2.3 Identificação dos Minerais A identificação dos minerais tem por base o estudo das suas propriedades físicas mais elementares, como a densidade, dureza, cor, brilho e clivagem. As propriedades óticas, elétricas e magnéticas são também estudadas apesar de serem mais complexas. Não se vão abordar todas as propriedades físicas, apenas as que são mais úteis quando se trata de identificar minerais. [2] 2.3.1 Propriedades Físicas dos Minerais As propriedades físicas dos minerais resultam diretamente da sua composição química e das características estruturais. Através da utilização de alguns instrumentos é possível examinar ou testar de forma rápida, as propriedades físicas. Como por exemplo uma lupa de mão, um íman, um canivete ou uma placa de porcelana são instrumentos que dão informação relativamente a um conjunto de propriedades físicas. Existem várias propriedades físicas que são muito utilizadas para identificar minerais, tais como, hábito, clivagem, dureza, densidade relativa, magnetismo, cor, traço e brilho. Por exemplo, o hábito diz respeito à forma que um determinado mineral aparece na natureza. Esta propriedade ajuda bastante na identificação dos minerais, uma vez que os minerais frequentemente ocorrem com hábitos característicos. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 5 A clivagem é entendida como a tendência de um determinado material partir de forma paralela segundo planos. Dois aspetos são importantes no estudo desta propriedade, porque não basta reconhecê-la, é necessário caracterizar a sua orientação e qualidade. O primeiro aspeto tem a ver com forma geométrica que exibe (por exemplo, cúbica, dodecaédrica, octaédrica) e o segundo aspeto tem a ver a qualidade da clivagem, ou seja, se é excelente, boa, pobre ou má. Estas atribuições são feitas utilizando uma escala comparativa e empírica. A dureza é também uma propriedade importante na identificação dos minerais. Para estimar a dureza de um determinado mineral recorre-se ao teste de dureza, no qual é utilizado o conceito, de que um mineral de dureza mais alta é capaz de provocar um sulco num mineral com dureza mais baixa, mas o inverso não ocorre. Foi idealizada uma escala, vulgarmente conhecida como Escala de Mohs, que é construída a partir do conhecimento da dureza de dez minerais muito comuns. Existem outras escalas de dureza, como por exemplo, a de Brinell e a de Rockwell. A densidade relativa é conhecida pela relação entre o peso de um dado volume do mineral e o peso de igual volume de água pura a 4ºC, o que dá num número adimensional. Esta propriedade é diferente do peso específico, porque esta propriedade tem dimensões, que é unidades de peso por unidade de volume. Cada material pode naturalmente ser caracterizado a partir da sua densidade relativa, a qual depende dos elementos químicos do mineral e da forma como estes estão arranjados na estrutura cristalina. A cor é das propriedades mais conhecidas, sendo uma propriedade facilmente distinguível. A propriedade cor é resultado da absorção de determinados comprimentos de onda de luz que incide sobre o mineral. Os comprimentos de onda que não são absorvidos vão corresponder àqueles que vão dominar o espetro, sendo estes os responsáveis por aquilo que se entende como sendo a cor do mineral. O traço é uma propriedade, como o próprio nome indica é obtida por traçar um mineral contra uma superfície de porcelana não polida. Vai-se obter um pó que naturalmente resulta do atrito com a superfície de porcelana, e a cor desse pó fino é definido como traço. É importante referir que cor e traço são duas propriedades distintas, porque um mineral pode ter uma cor e ter um traço de outra cor. A título de exemplos a hematite e a magnetite, tem um traço característico, que tem uma cor preta avermelhada. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 6 A tensão superficial é outra propriedade física que ocorre devido a forças e coesão semelhantes, capaz de alterar o comportamento de espessura de um liquido. A grandeza desta propriedade é força por unidade de comprimento. No sistema internacional é utilizado o newton por metro. Por último, o brilho dos minerais permite distingui-los com base na aparência à luz refletida. Existem algumas categorias em que os minerais são inseridos de acordo com as características do seu brilho, por exemplo tem-se os minerais de brilho metálico, que como o próprio nome indica, é semelhante ao dos metais e os minerais não metálicos, onde o brilho não é característico de um metal. Este último grupo pode ser ainda dividido ainda noutros grupos distintos, como o nacarado, o vítreo, gorduroso, sedoso e adamantino. [2] Para identificar os minerais quando se trata de amostras em grão, recorre-se à lupa ou então ao microscópico estereoscópico, podendo a observação ser feita sem montagem ou sobre secções polidas ou delgadas, utilizando propriedades como a cor, brilho e o hábito. Existem testes auxiliares na identificação dos minerais que envolvem interação com íman ou ainda a ação de ácidos. A microscopia ótica é um método de identificação de mineral muito tradicional. Para minerais transparentes, utiliza-se microscopia ótica de luz transmitida, no caso de minerais opacos, utiliza-se microscopia de luz refletida. Ambos tiram partido da interação da luz com os minerais. A microscopia ótica exige a preparação prévia das amostras: minerais transparentes são observados em superfícies delgadas e em luz transmitida; minerais opacos são estudados em superfícies polidas e em luz refletida.[3] Durante muitos anos mineralogistas e cristalógrafos acumularam muita informação sobre minerais, especialmente através da medição de ângulos interplanares, análises químicas e determinação de propriedades físicas. Com a finalidade de se conhecer melhor a estrutura interna dos cristais, nasceu o método de difração dos raios-X. [4] Este método utiliza a estrutura cristalina como uma rede de difração tridimensional, na ocorrência de difração de raios-X. Os cristais são formados por repetidas estruturas idênticas, compostos por planos atômicos que se encontram separados por distâncias muito pequenas, inferiores a 1 nanómetro (nm). Quando um determinado cristal é submetido à incidência de raios-X, vai existir um ângulo de Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 7 incidência e uma distância interplanar que corresponde à distância compreendida entre os planos atômicos. A difração de raios–X apenas ocorre, quando existe reflexão dos feixes de onda por dois planos subsequentes. Neste fenómeno podem ocorrer duas situações, isto é, ocorrer superposição construtiva, quando um feixe de raios-X difratado é observado, ou superposição destrutiva, quando não é possível verificar qualquer sinal de raios-X. A primeira situação apenas acontece quando a diferença de distância entre as ondas corresponde a um número inteiro de comprimentos de onda (as ondas estão em fase). Se essa diferença não corresponder a um número inteiro de comprimentos de onda, está-se perante a segunda situação (as ondas estão fora de fase). A base do método de difração de raios-X pode ser explicada pela Lei de Bragg: 2𝑑sin𝛩 =𝑛𝜆 Equação 2-1 Em que: λ = comprimento de onda da radiação monocromática utilizada d = distâncias interplanares de θ θ = ângulo de difração dos feixes de raios-X n = número inteiro O que se pretende obter é o valor do parâmetro d, que varia em função da organização atómica que compõe as estruturas cristalinas. Conhecendo todos os parâmetros, consegue-se obter o valor de d, permitindo de um forma indireta fazer a identificação mineral. [5] O princípio do microscópio eletrónico de varrimento baseia-se na interação de um feixe de eletrões fino com a amostra. Este equipamento permite obter imagens em níveis de cinza que são proporcionais a um sinal que resulta da interação do feixe com a amostra. Em tecnologia mineral, a sua grande aplicação consiste no estudo da morfologia dos minerais. As imagens que são mais importantes no contexto de tecnologia mineral dizem respeito aos eletrões retro-difundidos, que correspondem aos eletrões que colidem com as eletrosferas dos átomos e são lançados de volta, e posteriormente detetados num equipamento que se situa na abertura inferior da coluna de eletrões. O tom em cinza das imagens (resposta do detetor) é proporcional Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 8 ao número de eletrões e naturalmente ao peso atómico médio em cada pixel da imagem, o que a torna indiretamente, uma imagem composicional. O Microscópio de Varrimento pode estar ligado a um espectrómetro de dispersão de energia, o que permite dar informação qualitativa relativamente à composição química, o que é um bom auxílio para a identificação. [3] 2.3.2 Propriedades Tecnológicas A separação entre espécies minerais, vulgarmente conhecida por concentração, é conseguida utilizando propriedades tecnológicas que distinguem os minerais entre si. A existência de diferenças físicas ou físico-químicas entre os minerais úteis e os restantes minerais (podendo ser muito complexa ou fácil) é indispensável para que se possam realizar separações minerais. Existem vários tipos de métodos que permitem separar os minerais de acordo com as suas propriedades, por exemplo os concentradores gravíticos usam a propriedade densidade, enquanto os concentradores magnéticos já utilizam a permeabilidade magnética como forma de conseguir diferenciar os minerais. No caso da flutuação, a propriedade avaliada é a flutuabilidade, que resulta na capacidade de uma determinada partícula ser carregada por uma bolha de ar. Todas estas propriedades são muito utilizadas nos processos de concentração de minerais. [6] 2.3.2.1 Calibre O calibre é uma medida do tamanho de uma partícula. Para as partículas esféricas o calibre é definido pelo diâmetro, enquanto para as partículas cubicas pode ser utilizado o comprimento do lado, da diagonal de uma face ou da diagonal do volume. Para outras partículas que exibam formas regulares podem ser usadas dimensões como no caso do cubo. Para as partículas irregulares não é fácil definir que dimensão deve ser usada, sendo corrente utilizar o conceito de diâmetro equivalente. Esta correspondência é feita, tendo em conta a utilização de um diâmetro que permita Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 9 que uma esfera se comporte da mesma maneira que a partícula quando submetida a uma operação de classificação. O valor do diâmetro equivalente vai depender sempre dos métodos utilizados para a sua obtenção, podendo ser obtido por exemplo através de técnicas de sedimentação ou de microscopia, por exemplo. O calibre das partículas constitui uma propriedade muito importante, sendo amplamente utilizada nos processos de classificação. Os tipos de equipamentos usados para avaliação desta propriedade são os crivos. A crivagem é um processo da avaliação do calibre, cuja eficiência diminui com a redução do calibre. Os crivos mais finos tendem a danificar-se rapidamente e as malhas tendem a ficar bloqueadas por partículas que ficam retidas. Devido a esta razão em particular, existe um limite de crivagem que corresponde a partículas acima de 250 µm. As partículas abaixo deste calibre são classificadas através de outros processos que consideram outras propriedades. [7] 2.3.2.2 Densidade Os métodos de separação conhecidos pela designação de concentradores gravíticos promovem a separação utilizando a diferença de densidade dentre as partículas em processamento. São utilizados para tratar uma grande gama de variedade de materiais desde sulfuretos metálicos pesados como a galena até ao carvão. Estes métodos deixaram de ser tão utilizados quando se começaram a desenvolver os processos de flutuação que por sua vez permitiam uma maior seletividade no tratamento de minérios de baixo teor. Mas os métodos gravíticos permanecem ainda na atualidade como os principais métodos quando se fala no tratamento de minérios de tungsténio e por sinal, são ainda muito usados no tratamento do carvão e muitos outros minerais industriais. Devido ao aumento dos custos dos reagentes químicos nos processos de flutuação, os métodos de separação gravítica têm sido implementados porque têm um impacto ambiental muito baixo, quando comparados com os primeiros e têm custos operacionais inferiores. Para além deste aspeto, as novas tecnologias que são utilizadas na separação gravítica para partículas com intervalos compreendidos entre 50 micra a 10 micra têm revelado bons resultados. Com a utilização dos métodos de concentração gravíticos uma grande quantidade dos minerais pode ser pré-concentrada Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 16 2.3.2.3.3 Classificação de Substâncias Quando um determinado material é sujeito a um campo magnético, as forças magnéticas dos eletrões dos materiais serão bastante afetadas. Conhece-se esse efeito como a Lei de Faraday de Indução Magnética. É importante entender que os materiais podem reagir de maneira totalmente diferente na presença de um campo magnético exterior. Este efeito vai depender de vários fatores, entre eles a estrutura molecular do material e o campo magnético associado aos átomos que compõem o material. Existem três tipos de momentos associados aos átomos, que são o movimento dos eletrões, a mudança de movimento devido à ação de um campo magnético exterior e o spin dos eletrões. Geralmente na maior parte dos átomos, os eletrões encontram-se emparelhados. Estes eletrões que se encontram emparelhados giram em sentidos opostos. Então quando estamos perante uma situação que existe um campo magnético exterior atuante, os sentidos de rotação opostos fazem com que os campos magnéticos sejam cancelados. Materiais com eletrões que se encontrem desemparelhados terão um campo magnético que vai reagir com o campo magnético exterior. Os materiais podem ser classificados como diamagnéticos, ferromagnéticos e paramagnéticos. As substâncias ferromagnéticas são aquelas que são fortemente atraídas pelo campo magnético, como exemplo mais comum para esta primeira classe tem-se a magnetite. Os momentos magnéticos evidenciados nestes materiais manifestam interações bastante fortes. Nos materiais ferromagnéticos, os dipolos que se geram são permanentes, e alinham-se sempre de acordo com a direção do campo magnético o que leva sempre a resultados de intensidade de campo elevados. As substâncias paramagnéticas são atraídas pelo campo magnético, embora fracamente e como exemplo tem-se a hematite e a cromite. Como exemplos de outros materiais paramagnéticos tem-se o alumínio, o cobre e o ouro. No caso dos materiais paramagnéticos os dipolos elementares são permanentes, mas o alinhamento perfeito é impelido pelo movimento térmico. Por último tem-se a classe das substâncias diamagnéticas que constituem as que são repelidas quando atua um campo magnético, como exemplo de minerais diamagnéticos, o exemplo do quartzo, calcite, barite e fluorite. Os materiais diamagnéticos são compostos por átomos que não possuem momento magnético. Estes materiais quando são expostos a um campo magnético, o magnetismo criado é negativo Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 17 o que pressupõe que a suscetibilidade magnética é negativa. Quando o campo magnético é igual a zero o magnetismo que se gera é também igual a zero. Outra informação bastante interessante é que a suscetibilidade magnética deste tipo de materiais é independente da temperatura. No caso dos materiais diamagnéticos os dipolos elementares não são permanentes, com isto pretende dizer que se tiver um campo magnético exterior, os eletrões formam dipolos que se alinham de forma oposta ao campo magnético ocorrendo então uma repulsão. [13] 2.3.2.3.4 Força Magnética no Seio de um Campo Magnético A seguinte equação pretende mostrar em função de que variáveis a força magnética aumenta num sistema de separação: 𝐹 ∝𝑉(𝑆𝑝−𝑆𝑜)𝐻𝑑𝐻 𝑑𝑙 Equação 2-6 Onde a variável V corresponde ao volume da partícula, Sp e S0 correspondem às suscetibilidades magnéticas da partícula e do meio respetivamente; H corresponde ao valor da intensidade do campo magnético e finalmente a razão entre dH e dl corresponde ao gradiente do campo magnético. Através da análise da equação é possível verificar que o aumento da eficiência no processo de separação para partículas que tenham suscetibilidade baixa pode ser feito através do aumento do gradiente do campo magnético, do aumento do tamanho das partículas e do aumento da intensidade do campo magnético. Os separadores magnéticos de elevado gradiente utilizam uma matriz de polos secundários para preencher o volume de trabalho e dessa forma ter a possibilidade de conseguir criar elevados gradientes de campo. Num separador magnético supercondutor, intensidades de campo superiores a 5 Tesla são criadas por um sistema magnético supercondutor, como forma de recuperar não apenas as partículas finas mas também partículas com muito baixa suscetibilidade magnética. A agregação seletiva de partículas fracamente magnéticas, seguidas de uma intensidade do campo magnético média para recuperar Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 18 os finos na forma de agregados é um método utilizado que constitui uma alternativa ao aumento do gradiente de campo. [14] 2.3.2.3.5 Separadores Magnéticos – Variáveis Operacionais As variáveis envolvidas nos processos de separação magnética dependem se a separação é efetuada por via seca ou via húmida. Para além disso depende ainda da particularidade de cada equipamento. Torna-se importante conhecer as variáveis intervenientes nos processos de separação magnética para entender-se como se pode variar a recuperação e o alcance de um concentrado mais rico. Como tal nos separadores magnéticos de alta intensidade (Separador Jones), as variáveis operacionais são de uma forma geral a intensidade do campo, a posição do jato de água que intervém de modo a remover as partículas, a distância entre os polos (gap), a taxa de alimentação e a da posição do separador magnético. No caso por exemplo dos tambores que trabalham para via seca ou húmida a baixa intensidade as variáveis intervenientes é a velocidade do tambor, a posição do separador e posição do íman permanente. No rolo de indução as variáveis operacionais são a intensidade do campo magnético, a distância entre os polos (gap), a velocidade do rolo, a posição do separador e a taxa de alimentação. Por exemplo no Perm-roll as variáveis são a velocidade da correia, a espessura da correia, a taxa de alimentação e a posição do separador. E outros equipamentos terão outras variáveis características, mas de uma forma bem geral existem variáveis operacionais que são comuns para todos os separadores magnéticos. É interessante fazer intervir o maior número de variáveis que for possível nos processos de separação magnética como forma de otimizar o processo no sentido de maximizar os teores e as recuperações. [15] O Separador Jones é um equipamento que trabalha via húmida e utiliza altas intensidades. Como proporciona campos de alta intensidade este separador só se aplica aos minerais que são atraídos pelo campo magnético de forma fraca. O campo magnético nestes separadores é criado pela utilização de eletroímanes situados nas matrizes ferromagnéticas. Essas matrizes ferromagnéticas permitem aumentar bastante o gradiente produzido para campos de alta intensidade. Vários Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 19 modelos já foram propostos, tendo algum destaque para as esferas, as hastes, as placas sulcadas, as grades e a lã de aço. A matriz deve ser escolhida de forma que se adapte às características do minério. Existem algumas considerações a serem feitas quando se escolhe uma matriz, como o gradiente máximo de campo, a área superficial de captação por unidade de volume da zona da matriz, capacidade de limpeza da matriz com rapidez para manter o fluxo continuo, porosidade da matriz para permitir a vazão da polpa e finalmente o material usado para produzir as matrizes deve reter o mínimo de magnetização quando as mesmas são removidas do campo. [16] O Tubo de Davis (Dings) é um instrumento laboratorial concebido para separar amostras relativamente pequenas de minerais magnéticos em fortemente magnéticos e pouco magnéticos. O Tubo de Davis (Dings) consiste num eletroíman poderoso que pode produzir campos de intensidade por volta de 4 Tesla, a separação ocorre num tubo de vidro que sofre um mecanismo de agitação através da força do motor. O Tubo é colocado entre dois polos a um ângulo aproximadamente de 45 º, podendo ser ajustado em função dos resultados obtidos. O processo de agitação provocado de um motor elétrico faz ainda mover o tubo para cima e para baixo, realizando ainda movimentos de rotação simultaneamente. As partículas magnéticas ficam retidas na zona onde estão localizados os dois polos quando para a agitação, enquanto os não magnéticos com a ajuda da água saem todos. Nesta parte final tem-se o material magnético pronto para as análises químicas. [18] 2.3.2.4 Flutuabilidade A flutuação é um processo de concentração, que emprega um conjunto de técnicas, recorrendo assim à separação de partículas úteis da ganga. Existe o caso da flutuação seletiva, em que se obtém várias espécies de minerais úteis. A propriedade da qual é tirado partido na flutuação por espumas é a flutuabilidade. É muito importante que o estado de libertação tenha sido atingido, para que se possa conduzir a separações com maior eficiência. O estado de libertação passa exclusivamente por transformações granulométricas, que podem ser efetuadas através de processos de fragmentação ou de moagem. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 20 A flutuação por espumas é apenas indicada para partículas que possuam um calibre compreendido entre 5 µm e 300 µm. Se o calibre das partículas for superior ou inferior a estes valores mencionados, a eficiência do processo vai ser muito reduzida. No caso das partículas com calibre superior, passa a existir uma enorme dificuldade na ação das bolhas carregarem o material, e no caso das partículas com calibre inferior, vai existir o problema acrescido da redução da probabilidade de colisão entre o mineral e as bolhas. [18] 2.3.2.4.2 Princípios da Flutuação A flutuação por espumas tira partido das propriedades físicas e químicas das superfícies dos minerais. Após a adição de reagentes químicos, ocorrem alterações nas superfícies dos minerais que permitem a ocorrência da flutuação. Para que ocorra a flutuação, uma bolha de ar tem de ser capaz de se ligar ao mineral, tendo um movimento ascendente até descarregar à superfície. As bolhas de ar apenas conseguem ligar-se aos minerais se estes por sua vez forem hidrofóbicos, ou seja, tenham um comportamento repelente relativamente à água. Atingindo a superfície, as bolhas de ar, apenas continuam a carregar as partículas se efetivamente existir uma camada de espuma estável, porque caso contrário, o que acontece é que as bolhas de ar acabam por romper, deixando cair as partículas. Ou seja para atingir estas condições os reagentes são indispensáveis. [18] 2.3.2.4.3 Forças que atuam nas superfícies dos minerais O tipo de reação que a superfície da partícula mineral tem com os reagentes adicionados em água depende de algumas forças que operam nessa superfície. As forças que atuam entre a superfície do mineral e as bolhas criam um determinado ângulo. Quando é atingido um equilíbrio, a equação obtida é a seguinte: 𝑦𝑠/𝐴 = 𝑦𝑠/𝑤 + 𝑦𝑤/𝐴 .𝑐𝑜𝑠𝜃 Equação 2-7 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 21 Em que: ys/A = energia superficial entre a fase sólida e a fase gasosa ys/w = energia superficial entre a fase sólida e a fase liquida yw/A = energia superficial entre a fase liquida e a fase gasosa 𝜃 = ângulo de contacto entre a superfície do mineral e a bolha A força que é necessária para quebrar a interface entre a bolha e a partícula, é chamada de trabalho de adesão, WS/A, e equivale ao trabalho que é necessário para separar a interface sólida-gasosa, e produzir separações da interface gasosa-liquida e da interface solida-liquida. A Equação 2-8 representa o trabalho de adesão: 𝑊𝑠/𝐴 = 𝑦𝑤/𝐴 + 𝑦𝑠/𝑤 −𝑦𝑠/𝐴 Equação 2-8 Se desejar-se simplificar a Equação 2-8, combinando as duas equações, obtémse a seguinte equação: 𝑊𝑠/𝐴 = 𝑦𝑤/𝐴 × (1 − cos𝜃) Equação 2-9 Pela análise da equação verifica-se que quanto maior o ângulo de contacto maior será o trabalho de adesão entre a partícula e a bolha, e o sistema vai ser mais resiliente a forças destrutivas. A propriedade flutuabilidade aumenta à medida que o ângulo de contacto também aumenta. Pode-se dizer que a maior parte dos minerais não são repelentes à água, em condições normais, por isso a adição de reagentes na polpa é necessária para alterar essas condições. [18] Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 22 2.3.2.4.4 Reagentes Existem vários tipos de reagentes, mas os mais importantes são os coletores, porque são estes que reagem com as superfícies minerais, reforçando ou criando a hidrofobicidade das superfícies minerais, e facilitando desta forma a adesão das bolhas com as partículas. Os espumantes constituem outro tipo de reagentes, que são responsáveis pela estabilidade da camada de espuma à superfície que faz com que a bolha não rompa ao chegar à superfície. Os reguladores são reagentes que permitem controlar o processo de flutuação, atuando normalmente diretamente sob o pH da solução. Finalmente existem os depressores, que fazem precisamente o contrário dos coletores, tendo a capacidade de deprimir as partículas que não se pretendem flutuar. [18] Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 23 3 Caracterização de Sistemas Particulados Este capítulo é reservado à caracterização dos sistemas particulados com base em propriedades que possuem uma boa correlação com o teor químico. A área superficial, a permeabilidade magnética e a densidade foram as propriedades estudadas nas caracterizações dos diferentes sistemas particulados. Como tal, foram utilizados diferentes métodos concordantes com as propriedades descritas. A obtenção de Histogramas de Propriedade resultou das caracterizações dos sistemas particulados, que se traduziram em aproximações às distribuições de propriedade que se procuram obter. Para cada método utilizado na caracterização dos sistemas particulados, foi descrita a correspondente metodologia, que explica em que se baseiam cada um dos métodos utilizados e em que condições foram conduzidos os ensaios. 3.1 Distribuição de Propriedade de uma população de Partículas A Distribuição de Propriedade representa a forma como a propriedade em questão está distribuída por todas as partículas que constituem o sistema. Contudo muito raramente será possível conhecer a forma matemática dessa distribuição, entendida como função contínua que tem o universo de variação dos valores da propriedade no eixo das abcissas. A definição teórica desta distribuição contínua de propriedade indica um Integral Definido que representa a probabilidade de encontrar uma determinada partícula com propriedade contida no intervalo de integração. Considerando f(p) a Distribuição da Propriedade contínua, por definição, f(p).dp vai corresponder à probabilidade de encontrar-se uma partícula em que p Є ] p – dp/2, p + dp/2[, de forma que ∫ 𝑓(𝑝).𝑑𝑝=1 𝑝 𝑚𝑎𝑥 0 Equação 3-1 O Calibre é uma propriedade que pode ser usada como exemplo para ilustrar o conceito de Distribuição da Propriedade. Quando, como acima foi afirmado, não há acesso à forma matemática da função contínua f(p),é possível realizar a discretização Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 24 do intervalo da propriedade em intervalos de dimensão adequada (no caso do calibre utilizam-se os valores das séries de crivagem), correspondendo o valor dos sucessivos Integrais definidos à representação gráfica do Histograma de Propriedade – Histograma de Calibre no caso em exemplo, que pode ser facilmente obtido de forma experimental realizando os conhecidos procedimentos correntemente designados como Análise Granulométrica. O histograma de propriedade tem a seguinte equação: ℎ𝑖= ∫ 𝑓(𝑝).𝑑𝑝 𝑝𝑖+1 𝑝𝑖 Equação 3-2 Continuando com o exemplo do Calibre, a Cumulante da distribuição mede a probabilidade de ser encontrada uma determinada partícula com propriedade inferior a p. A partir da cumulante pode-se obter o valor do histograma e vice-versa, se subtrair dois pontos sucessivos na cumulante de distribuição obtém-se o valor do histograma para uma determinada classe, constituindo uma célula do histograma. A cumulante é obtida através da seguinte equação: 𝐹(𝑃)= ∫ 𝑓(𝑝).𝑑𝑝 𝑝 0 Equação 3-3 Igual descrição poderia ser efetuada com a propriedade Teor químico. No entanto o acesso ao Histograma de Teores não é tão fácil como no caso do Calibre, dado que qualquer procedimento experimental equivalente obrigará à realizações de grande número de análises químicas, o que é em geral incomportável. Tal como no caso do calibre, terão quer ser realizadas várias separações sucessivas segundo uma outra propriedade mais facilmente avaliável que o Teor químico, mas que com este sejam correlacionável (este assunto vai ser aprofundado no próximo tópico) – como exemplos pode desde já referir-se como viáveis as separações em líquidos densos, quando a densidade exige uma boa correlação com o Teor químico no elemento útil ou separações magnéticas (rigorosas) quando os minerais do sistema possuem diferentes propriedades magnéticas. Uma outra possibilidade consiste na utilização do microscópio ou da lupa para proceder à contagem de pontos e, por inspeção visual, Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 25 distinguir entre grãos livres de minério puro e de ganga e várias classes de mistos, por exemplo, pobre, rico e médio. As modernas técnicas de análise de imagem são um importante contributo para melhorar o rigor destas contagens quando é possível calibrar adequadamente o sistema para a desejada identificação dos minerais presentes. A contagem de pontos e a análise de imagem permitem a obtenção de dados sobre os Teores mineralógicos em área e não em volume. [19] Nos dias de hoje, o método mais sofisticado que é utilizado consiste num sistema automatizado de análise de imagens e mineralogia quantitativa, vulgarmente conhecido como Mineral Liberation Analyser. Este sistema utiliza um espetrómetro de raios-x e um software que permite fazer a análise de imagens digitais, obtendo a composição mineralógica da amostra e informação relativamente ao grau de libertação mineral. [20] 3.2 Técnicas no Estudo de Sistemas Particulados O processamento de minérios, enquanto processo tecnológico, pode ser encarado como uma operação que, ao realizar-se sobre um sistema particulado que se encontra num determinado estado definido pelas suas distribuições de propriedade, produz uma alteração significativa desse estado inicial, esperando-se que as novas distribuições de propriedades geradas no(s) sistema(s) resultante(s) se ajustem melhor aos objetivos estabelecidos para o processamento mineral. Nesta perspetiva, é condição fundamental do processamento de minérios proceder a uma adequada determinação experimental das distribuições das propriedades relevantes dos sistemas particulados, isto é, que os caracterizam do ponto de vista tecnológico. Estas distribuições de propriedade são fundamentais, por exemplo, para caracterizar o estado de libertação de um sistema de partículas que se encontra num determinado estado de fragmentação. O calibre e o teor (químico ou mineral) são as duas propriedades relevantes fundamentais para a caracterização dos sistemas particulados. Outras propriedades físicas como a densidade, a permeabilidade magnética, a cor, entre outras, são igualmente importantes na caracterização dos sistemas, dado que em geral evidenciam uma correlação com o teor (químico ou mineral). Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 32 3.4 Separação Magnética 3.4.1 Introdução No segundo estudo experimental de análise de libertação, utilizou-se a Separação magnética para recolha de dados para realizar a necessária caracterização do sistema, uma vez que dispúnhamos de uma amostra de minério do jazigo de Moncorvo. Em primeiro lugar foi utilizado o separador designado por Tubo de Dings e posteriormente um Separador Jones de Alta Intensidade de Campo, via Húmida, para obter a distribuição da propriedade permeabilidade magnética que, no caso do minério em questão exibe uma boa correlação com o teor químico em Fe, cumprindo-se assim o primeiro requisito para se prosseguir a recolha de dados para a análise de libertação. O outro critério, que diz respeito à padronização, isto é a condução de separações segundo condições próximas da ideal e praticando teores de corte em sucessivos valores da propriedade devidamente controlados, foi garantido porque ambos os separadores permitem o controlo da intensidade do campo magnético atuando na intensidade de corrente que percorre os enrolamentos dos eletroímanes. 3.4.2 Metodologia 3.4.2.1 Preparação da Amostra Neste estudo, como já afirmado atrás, foi utilizada uma amostra proveniente do jazigo de Moncorvo. Figura 3-4 Amostra de Moncorvo Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 33 Essa amostra de modo a poder ser submetida a testes no Tubo de Dings e no Separador Jones, foi fragmentada inicialmente com o auxílio de uma marreta para a mesma poder ser inserida na boca do britador. Figura 3-5 Marreta Depois de fragmentado, esse material foi submetido a uma classificação com um crivo de 18 mm. O material que ficou acima de 18 mm foi levado a um granulador de rolos, para uma nova redução do calibre. Figura 3-6 Crivo de 18 mm Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 34 Depois de garantido o calibre da Amostra abaixo dos 18 mm, foi realizado uma nova classificação que permitiu reunir em 7 lotes o total do material (os lotes estão identificados no esquema). Os diferentes lotes foram pesados para ter o valor das massas de cada um. Figura 3-7 - Esquema de Preparação da Amostra Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 35 Figura 3-8 – Crivos Utilizados Figura 3-9Lotes Para a realização dos ensaios no Tubo de Dings (separador magnético de alta intensidade, via húmida) foram moídos no Moinho de Barras 1,100 kg do material Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 36 correspondente ao lote 4,75/2,36 mm. Esse material foi submetido à moagem durante 20 minutos. Figura 3-10Moinho de Barras Figura 3-11 – Moinho de barras visto de cima Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 37 O material sujeito a moagem foi recolhido num balde, onde foi armazenado. Reunidas as condições foram iniciados os ensaios no Tubo de Dings. 3.4.2.2 Tubo de Dings Figura 3-12 - Tubo de Dings Foram selecionadas três intensidades de corrente, 2 A, 1 A e 0,5 A, obtendose, naturalmente 4 produtos. Dado que a quantidade de material processado no Tubo Dings é relativamente pequena, foi necessário realizar vários ensaios nas mesmas condições para recolher quantidade de material suficiente para enviar para análise química. Cada ensaio teve a duração de cerca de 10 a 12 minutos. A sequência de ensaios foi a seguinte: 1. O tubo do separador, devidamente fechado na extremidade com uma pinça de mohr, foi enchido com água até um nível acima dos polos magnéticos; Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 38 2. A corrente foi regulada para a intensidade de 2 amperes e com a ajuda de um esguicho cerca de 30g de material, previamente pesado, foi cuidadosamente transferido para o tubo; 3. Entretanto foi acionado o sistema de oscilação do tubo, com variação alternada do sentido de rotação, para se promover a movimentação da carga de material que fica preso pelo campo magnético entre os polos, facilitando a remoção de partículas aprisionadas não magnéticas. 4. Este material não magnético (não retido) foi-se acumulando na extremidade do tubo e foi recolhido em um tabuleiro de forma intermitente, mantendo-se a intensidade de corrente sempre no mesmo valor. Durante essa recolha houve sempre a preocupação de manter o nível de água dentro do tubo, à custa de alimentação contínua de água; 5. O material magnético manteve-se aprisionado entre os polos magnéticos até ao fim do ensaio. Já depois de se ter recolhido a fração não magnética, o tubo foi sucessivamente lavado com água corrente, mantendo ligada a intensidade e o movimento de rotação do tubo; 6. Após cerca de 10 renovações de água dentro do tubo, o ensaio foi considerado concluído e recolhendo-se o resto de material não magnético à intensidade de 2 A. 7. Seguidamente fechou-se de novo a extremidade inferior do tubo e foi mudada a intensidade para 1 ampere e procedeu-se como anteriormente – ponto 3 em diante, até ser recolhido o material não magnético, isto é, o material que inicialmente tinha sido atraído com a intensidade de 2 A , mas que agora se soltou quando a intensidade passou para 1 A, o qual foi recolhido à parte; 8. Repetiu-se um operação semelhante passando agora a intensidade de corrente de 1 A para 0,5 A, até se recolher um novo produto final; 9. Por fim, ficou dentro do tubo o material mais magnético de todos, dado ter sido suficiente uma corrente de 0,5 A para o manter retido entre os polos magnéticos, o qual foi recolhido em recipiente próprio depois de se desligar a intensidade de corrente. 10. Ao fim do ensaio foram obtidos 4 produtos: 3 descarregados sucessivamente com o campo magnético ligado a 2 A, 1 A e 0,5 A e o quarto descarregado quando o campo magnético foi desligado. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 39 11. Este ensaio foi repetido várias vezes até se conseguir obter quantidade de material suficiente em cada classe para enviar para análise química. Figura 3-13 - Vibração padronizada Figura 3-14Regulador de Intensidade Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 40 Figura 3-15Tabuleiros destinados à recolha do material Os quatro produtos foram filtrados, secos em estufa e posteriormente pesados. Seguidamente cada material foi moído para garantir um calibre abaixo de 75 µm e enviado para análise química do Fe por Fluorescência de Raios-X. Figura 3-16 - Filtro Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 41 Figura 3-17 – Estufa 3.4.2.3 Separador Jones Depois de realizados os ensaios no tubo de Dings, moeu-se mais um lote de 1,1 kg de material do mesmo lote em Moinho de Barras durante 20 minutos, como anteriormente, para posterior alimentação do separador magnético JONES (alta intensidade via húmida). Figura 3-18 - Separador Magnético Jones Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 48 3.5.2 Metodologia Foram utilizados 4 amostras de um minério de Espodumena, mineral com densidade na gama 3,0 - 3,3 (ALJ - 1A, ALJ - 2B, ADG - 2, ADG - 3) e todo esse material possuía um calibre abaixo de 18 mm. Figura 3-25 - Sucessão de Crivos Foi efetuada uma crivagem para todas as amostras, que contemplava os seguintes crivos: 12,5 mm, 9,5 mm, 8,00 mm, 4,75 mm e 2,00 mm. De seguida realizouse o ensaio do bromofórmio com a finalidade de verificar qual das amostras continha maior quantidade de Espodumena, dado que esse mineral é dificilmente identificável a olho nu. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 49 Figura 3-26 – Experiência com o Bromofórmio Estes ensaios tiveram como finalidade conhecer qual das amostras realmente poderia ser utilizada na experiência seguinte tendo por base o conhecimento de que a amostra que possuísse a maior percentagem de material afundado, seria a que corresponderia à amostra que possui maior teor em lítio. As tabelas seguintes permitem fazer uma avaliação de qual das amostras é mais indicada para a realização do ensaio em meio denso. Tabela 6 - Resultado para a Amostra ALJ-1ª ALJ-1ª 8,00<Ø<4,75 (mm) Densidade Massa (g) Frequência (%) d>2,8 4,03 4,27 d<2,8 90,27 95,73 ∑ 94,3 100 Tabela 7 - Resultado para a Amostra ALJ-2B ALJ-2B 8,00<Ø<4,75 (mm) Densidade Massa(g) Frequência (%) d>2,8 10,684 29,17 d<2,8 25,943 70,83 ∑ 36,627 100 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 50 Tabela 8 - Resultado para a Amostra ADG-3 Tabela 9 - Resultado para a Amostra ADG-2 Com base na observação das tabelas, verifica-se que a amostra com maior percentagem de material afundado é a Alj-2B. Como tal, foi essa a amostra selecionada para a realização do ensaio no meio denso, utilizando o lote 4,25/2,00 mm. No ensaio foi utilizado ferrossilício para criar um médium com dois valores de densidade de separação acima de 2,65, de modo a obter 3 produtos (um mais leve, outro com densidade intermédia e outro com densidade superior). O ensaio foi realizado criando-se um fluxo contínuo de solução de ferrossilício, num dispositivo que simula o conhecido Viking Cone da GEKKO. Na Figura 3-27, está representado um esquema do funcionamento do dispositivo. ADG-3 8,00<Ø<4,75 (mm) Densidade Massa(g) Frequência (%) d>2,8 2,783 10,60 d<2,8 23,48 89,40 ∑ 26,263 100 ADG-2 8,00<Ø<4,75 (mm) Densidade Massa(g) Frequência (%) d>2,8 0 0 d<2,8 32,6 100 ∑ 32,6 100 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 51 Figura 3-27 - Viking Cone da GEKKO [24] Este dispositivo tem a particularidade de permitir o aumento gradual da densidade aparente do meio, por aumento da percentagem de ferrossilício adicionado, controlando o processo com uma partícula de quartzo de calibre semelhante aos que vão ser alvo de separação – quando a partícula de quartzo for levitada pelo fluxo contínuo de ferrossilício e extraída pelo “float”, tal significa que o meio tem densidade aparente próxima da densidade do quartzo. Chegados a este momento adicionou-se uma quantidade mínima de ferrossilício excedentário para conseguir uma densidade de corte na ordem de 2,8 e de seguida foram introduzidos no sistema as partículas a separar: as do “float” foram recolhidas num crivo que deixa passar a corrente contínua de polpa de ferrossilício; as mais densas que 2,8 mantiveram-se retidas sobre crivo em que foram previamente colocadas sobre a corrente contínua dessa polpa num ponto imediatamente anterior, constituindo o “sink”. Com o objetivo de obter um produto com densidade intermédia, seguidamente acrescentou-se uma nova quantidade de ferrossilício excedentária para se atingir uma densidade de corte mais próxima de 3, com o objetivo de que partículas menos densas anteriormente retidas sejam agora levitadas, ficando apenas retidas partículas de Espodumena pura. Os três produtos resultantes, após serem secos, foram pesados para determinação dos rendimentos ponderais. De seguida foram moídos e enviados para Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 52 Análise química, agora por Absorção Atómica com Chama para obtenção dos teores em Lítio. Figura 3-28Ensaio com Meio Denso 3.5.3 Resultados Na Figura 3-29 é apresentado o histograma de “teor em Li”, resultante dos dados obtidos da experiência realizada com meio denso (Tabela 10) para caracterização do minério de espodumena. Tabela 10 – Resultados dos Ensaios no Meio Denso ALJ - 2B Produtos Massa (g) Frequência (%) Li (%) Concentrado 6,41 4,44 1,6 4,75 <Ø < 2,00 Misto 31,42 21,76 1,4 (mm) Estéril 106,57 73,8 1 Alimentação 144,4 100 1,11 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 53 Figura 3-29Histograma de Teor em Li Através da análise do meio denso, é possível verificar que 74% do material constituinte da alimentação possui um teor em Lítio da ordem de 1%. Apenas 4 % da alimentação possui um teor médio de 1,60%. Verifica-se que existe uma diferença muito baixa em termos de teores médios dos três produtos. Isto levou a que se colocasse a possibilidade de existir outro mineral que não a espodumena, que fosse responsável pela diferenças de densidade verificadas com o ajuste da propriedade. 3.6 Utilização de Dados de Bibliografia relativos a Separações Gravíticas Neste último parágrafo relativo à determinação experimental de dados para caracterização de sistemas particulados minerais, através da construção dos respetivos Histogramas de Teores, serão apresentados dados resultantes de outras técnicas que podem ser utilizadas, mas que não foram realizados no âmbito da presente dissertação, naturalmente por falta de tempo, mas sobretudo por ausência de financiamento para custear análises químicas. Por esta razão recorreu-se a dados publicados em bibliografia vária a que foi possível ter acesso. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 54 As técnicas visadas neste parágrafo compreendem Jigagem, separação em Mesa Mozley e em Mesa Wilfley. Dados de Jigagem e de Mesa Wilfley sobre um minério de estanho foram cedidos pelo LNEG (Minério Sn – LNEG). Foram trabalhados ainda dados de ensaios em Mesa Wilfley e Mesa Mozley sobre um minério de tungsténio e estanho (Minério WO3 – WJ e Minério Sn - WJ), retirados de um artigo “Release Analysis and its use in the optimisation of the comminution and gravity circuits at the Wheal Jane Tin Concentrator”. [22] 3.6.1 Minério Sn 3.6.1.1 Minério Sn - LNEG Na Figura 3-30 é apresentado o histograma de “teor em Sn”, resultante de dados que foram fornecidos pelo LNEG na caracterização feita a um minério de estanho por Jigagem (Tabela 11). Tabela 11 – Resultados dos Ensaios na Jiga Produtos Massa (g) Frequência (%) Sn (%) Conc s/rede Sink Bromofórmio 857 7,5 17,03 Leito 1 398 3,48 0,43 Conc s/rede Float Bromofórmio 74 0,65 0,36 Leito 2 445 3,89 0,18 Leito 3 326 2,85 0,15 Estéril 9333 81,63 0,13 Alimentação 11433 100 1,41 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 55 Figura 3-30 Histograma de Teor em Sn Os dados de Jigagem a que tivemos acesso foram obtidos numa Jiga com o compartimento seccionado de modo a permitir recolher vários leitos sobrepostos. O Concentrado sobre Rede, por sua vez, foi submetido a um apuramento em líquido denso (bromofórmio). Da observação do histograma construído sobre esses dados, Figura 3-30, destaca-se a primeira barra do Histograma que corresponde ao teor médio de 0,13 %, com um valor de cerca de 80 % de rendimento ponderal. O material com o teor médio mais elevado (17,03%) possui um Rendimento Ponderal de cerca de 8%. A forma em “L” do histograma aponta para libertação de gangas e ausência de substância útil liberta. Na Figura 3-31é apresentado o histograma de “teor em Sn”, resultante de dados que foram fornecidos pelo LNEG, na caracterização de um minério de estanho através da utilização da Mesa de Wifley (Tabela 12). Tabela 12 - Resultados dos Ensaios na Mesa de Wifley (Sn%) Produtos Massa (g) Frequência (%) Sn (%) Concentrado 1 440 17,97 14,628 Concentrado 2 332 13,56 0,302 Misto 633 25,85 0,271 Estéril 1044 42,63 0,084 Alimentação 2449 100 1,41 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 56 Figura 3-31 Histograma de Teores em Sn Verifica-se que o Histograma se aproxima da forma de um U. Observam-se quatro diferentes produtos, em que o teor médio do concentrado é de 14,628% e tem um respetivo rendimento ponderal de aproximadamente 18%. Comparando ainda o teor da alimentação, que é de 1,41% com os teores médios do concentrado e do estéril, percebe-se que existe uma diferença expressiva. Verifica-se que os produtos intermédios têm teores médios muito próximos, mas evidenciam uma diferença em termos de rendimento ponderal da ordem dos 12%. 3.6.1.2 Minério Sn – WJ Na Figura 3-32 é apresentado o histograma de “teor em Sn”, resultante de dados que foram retirados do artigo “Release Analysis and its use in the optimisation of the comminution and gravity circuits at the Wheal Jane Tin Concentrator”, na caracterização de um minério de estanho (Tabela 13). Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 57 Tabela 13 - Resultados dos Ensaios na Mesa de Mozley (Sn %) Produtos Massa (g) Frequência (%) Sn( %) Concentrado 3,75 3,75 66,11 Misto1 14,52 14,53 44,89 Misto2 13,52 13,53 7,21 Misto3 16,34 16,35 1,54 Misto4 21,35 21,36 0,9 Estéril 30,47 30,49 0,1 Alimentação 99,95 100 10,45 Figura 3-32 Histograma de Teor em Sn Num outro ensaio realizado com uma Mesa Mozley, sob calibres substancialmente inferiores aos do ensaio de jigagem do ponto anterior, o histograma obtido Figura 3-32 já evidencia a existência de uma classe com teor de Sn próximo do teor da Cassiterite, o que manifesta a existência de um grau razoável de libertação desse mineral. A persistência ainda de uma quantidade apreciável de mistos de teores intermédios, tanto pode ser sintoma de libertação insuficiente (mistos verdadeiros) como de imperfeições do próprio processo de separação (mistos falsos). Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 64 as Curvas de partição aplicadas aos Histogramas, apresentem alguma imperfeição, resultam naquilo que se chamam, Curvas de Lavabilidade Real. A Curva de Lavabilidade Real é definida pela Equação 4-2: 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙 (𝑡0)= ∫ 𝑃(𝑡,𝑡0 1 0).𝑓(𝑡).𝑑𝑡 = ∑𝑃𝑖.𝑡0 𝑖∫ 𝑓(𝑡).𝑑𝑡 = ∑𝑃𝑖,𝑡0 𝑖 𝑡𝑖+1 𝑡𝑖 .𝑓𝑖 Equação 4-2 Em que P(t,t0) corresponde à função da partição utilizada com um determinado teor de corte t0 aplicada á função do Histograma f(t). A definição corresponde ao integral definido entre 0 e 1, porque o teor de corte varia neste intervalo. Para cada teor de corte, existe um rendimento ponderal correspondente. Figura 4-4 – Curva de Lavabilidade [15] Na Figura 4-4, estão representadas duas Curvas de Lavabilidade com comportamento distinto. A curva da direita tende a ajustar-se a um tramo horizontal, evidenciando um decréscimo bastante suave do rendimento ponderal com o aumento dos teores de corte. Quando esta situação ocorre, significa que o minério está bem liberto. Enquanto a curva da esquerda evidencia uma tendência de decréscimo de rendimento ponderal expressiva com o aumento dos teores de corte. Este aspeto aponta para a existência de um minério pouco liberto. É frequente representar nos gráficos das Curvas de Lavabilidade, as Curvas de teor médio de concentrado e as Curvas de teor médio de estéril. Isto permite, conhecer Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 65 o teor médio do concentrado e do estéril para um determinado teor de corte utilizado a par do rendimento ponderal. Pode-se dizer que quanto mais estas curvas estiverem afastadas da curva de lavabilidade, mais eficiente a separação. A equação que define a Curva do teor médio do concentrado é apresentada pela Equação 4-3: 𝑡𝑐 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝐴.∑𝑡𝑖𝑖 .𝑃𝑖,𝑡0.𝑓𝑖 𝐴.∑𝑃𝑖,𝑡0 𝑖.𝑓𝑖 = ∑𝑡𝑖𝑖 .𝑃𝑖,𝑡0.𝑓𝑖 𝑅𝑝 Equação 4-3 Seguindo o mesmo raciocínio, calcula-se o teor médio do estéril, só que desta vez considerando a massa do metal no estéril. [19] 4.3 Diagrama de Mayer As curvas de Mayer relacionam os rendimentos ponderais com as recuperações obtidas para diferentes teores de corte de sucessivas separações realizadas sobre um determinado sistema particulado (um certo material em determinado estado de fragmentação/libertação). Em primeiro lugar, uma vez que se está a fazer uma revisão de conceitos, é fundamental conhecer qual a equação que define recuperação e perceber quais são os parâmetros que influenciam. 𝑅𝑒𝑐 = 𝑅𝑝𝑐 𝑎 Equação 4-4 Pela Equação 4-4 é possível verificar que a recuperação (Rec) resulta da multiplicação do rendimento ponderal (Rp), pela relação entre o teor do concentrado (c) e o teor da alimentação (a). Isto porque a recuperação corresponde à quantidade de metal obtida no concentrado de uma determinada separação relativamente à quantidade de metal existente na alimentação. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 66 Entende-se, assim, pela Figura 4-5 que o Diagrama de Mayer representa o lugar geométrico de sucessivas operações de concentração realizadas sobre um determinado sistema particulado fazendo variar o teor de corte (com o qual variará, naturalmente, o Rendimento Ponderal, a Recuperação e o teor Médio do Concentrado). Na figura estão representadas a curva da Separação Ideal e Libertação Absoluta e a curva de Não Ocorrência de Separação. Figura 4-5-Adaptado de “Diagrama de Mayer”.[27] No Diagrama de Mayer, o declive da reta que une cada ponto do gráfico com a origem representa o teor médio do concentrado (c/a) medido em relação ao teor médio da alimentação, ou seja, a Relação de Concentração (visto que o concentrado é mais rico que a alimentação). Portanto, na Não Separação, como o declive é igual a 45º, o Rendimento Ponderal vai ser sempre igual à Recuperação. Isto é, para qualquer teor de corte utilizado, o teor médio do concentrado será sempre igual ao teor médio da alimentação. Na Situação Ideal, o Rendimento Ponderal vai ser sempre igual ao valor do teor médio da alimentação para qualquer teor de corte utilizado. Numa situação real, quanto maior o Rendimento Ponderal, maior será também a Recuperação, mas o teor médio do concentrado diminuirá à medida que a Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 67 Recuperação sobe, porque mistos pobres começam a ser integrados no concentrado à medida que os teores de corte vão baixando. [27] 4.4 Curva Teor vs Recuperação As Curvas Teor vs Recuperação relacionam as recuperações com os teores dos concentrados, para diferentes teores de corte utilizados numa determinada separação. Na Figura 4-6, é possível verificar três tendências comportamentais diferentes de Curvas Teor vs Recuperação, em função da libertação do minério. Figura 4-6 Curva Teor vs Recuperação [28] Como se pode observar, à medida que as Recuperações aumentam, os teores médios dos concentrados diminuem, como é natural que assim aconteça, porque os Rendimentos Ponderais aumentam também. Mas a diminuição dos teores médios do concentrado é tanto mais acentuada, quanto menos liberto estiver o minério – havendo quantidade significativa de mistos, à medida que se diminui o teor de corte, o teor médio do concentrado baixa drasticamente. A Curva Teor vs Recuperação assinalada a verde na Figura 4-6, corresponde a esta situação. Caso o minério esteja bem liberto, Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 68 o histograma vai ter a forma de um “U”, o que significa que tem muita quantidade de material liberto e pouca quantidade de mistos. Nesta situação, se diminuir o teor de corte, a diminuição do teor médio do concentrado não vai ser tão expressiva. A Curva assinalada a vermelho na Figura 4-6, corresponde a esta situação. [28] Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 69 5 Aplicação dos Conceitos a Casos de Estudo A partir deste momento passaremos a aplicar a cada um dos sistemas particulados que tivemos oportunidade de caracterizar, o seguinte procedimento: a) Utilização do Modelo de Curva de Partição para gerar separações segundo teores de corte intermédios aos intervalos de propriedade utilizados nos Histogramas descritores dos sistemas particulados; b) Aplicação dos descritores Curva de Lavabilidade, Diagrama de Mayer e Curva Teor vs Recuperação a cada uma das separações simuladas para avaliar os respetivos resultados (desempenho do processo). Os sistemas particulados estudados foram os seguintes: a) Minérios de Aljustrel, duas Classes de Cyclosizer, estudado por Contagem de Pontos ao microscópio b) Minério de Moncorvo, estudado por Separação Magnética em Tubo Dings e em Separador Jones c) Minério de Espodumena, estudado por Separação em Meios Densos d) Minério de Estanho, estudado por Mesas hidrogravíticas e Jiga e) Minério de Tungsténio, estudado por Mesas hidrogravíticas 5.1 Minério de Aljustrel 5.1.1 Histograma de Teores Nas Figuras seguintes são apresentados os Histogramas de “teor em calcopirite” do minério de Aljustrel, para a amostra do cyclosizer 2 e para a amostra do cyclosizer 1, que já foram devidamente analisados no capítulo anterior. Estes sistemas vão ser submetidos a concentrações hipotéticas através da simulação de separações teóricas. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 70 Figura 5-1 Histograma de Teor da Classe 1 (Cyclosizer - 31 µm) Figura 5-2 Histograma de Teor da Classe 2 (Cyclosizer - 23 µm) 5.1.2 Curvas de Partição Foram definidos quatro teores de corte correspondentes aos teores intermédios das classes de teores obtidas na caracterização dos diferentes sistemas particulados constituídos pelas amostras. Foram simuladas separações com base nesses teores de corte, que resultaram na aplicação de curvas de partição aos histogramas de teor. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 71 Ao parâmetro responsável pela eficiência das curvas de partição foi atribuído o mesmo valor (m0 = 5) para ambas as amostras. Visto que na caracterização de ambas as amostras, foram utilizadas as mesmas classes de teor e o parâmetro de forma das curvas foi o mesmo, as curvas de partição vão ser iguais (apenas sujeitas a transladação, em função da variação dos teores de corte). De seguida são apresentadas as curvas de partição utilizadas para ambas as amostras. Figura 5-3 Partição para teor de corte igual a 12,5% Figura 5-4 Partição para teor de corte igual a 37,5% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 72 Figura 5-5 Partição para teor de corte igual a 62,5% Figura 5-6 Partição para teor de corte igual a 87,5% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 73 5.1.3 Resultados A simulação das diferentes separações permitiu a obtenção dos resultados que estão na Tabela 16 e na Tabela 17, que por sua vez serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Tabela 16 - Resultados da Aplicação das Partições na Classe 1 (Cyclosizer-31 µm) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 47,38% 0,00% 100,00% 12,50% 85,84% 55,14% 0,28% 99,92% 37,50% 61,75% 66,82% 15,98% 87,10% 62,50% 30,87% 83,66% 31,17% 54,52% 87,50% 10,96% 99,70% 40,93% 23,06% 100,00% 0,00% 100,00% 47,38% 0,00% Tabela 17 - Resultados da Aplicação das Partições na Classe 2 (Cyclosizer-23 µm) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 38,43% 0,00% 100,00% 12,50% 64,45% 59,56% 0,10% 99,90% 37,50% 42,65% 77,17% 9,61% 85,66% 62,50% 28,62% 90,55% 17,52% 67,45% 87,50% 17,85% 99,90% 25,07% 46,41% 100,00% 0,00% 100,00% 38,43% 0,00% 5.1.4 Curva de Lavabilidade Vão ser agora apresentadas as Curvas de Lavabilidade, que constituem um descritor de desempenho das várias separações que foram simuladas anteriormente. Cada ponto do gráfico vai corresponder a uma determinada separação, em que se obtém um respetivo rendimento ponderal, a par de um determinado teor médio de concentrado e estéril ao todo, são possíveis observar 6 pontos em todas as curvas, porque são incluídos os Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 80 Figura 5-14 Partição para teor de corte igual a 63% 5.2.2.2 Separador Jones ( m0 = 25) Figura 5-15 Partição para teor de corte igual a 41 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 81 Figura 5-16 Partição para teor de corte igual a 53% Figura 5-17 Partição para teor de corte igual a 57% 5.2.3 Resultados Através da simulação das várias separações realizadas, de acordo com as variações efetuadas nos teores de corte aplicadas aos histogramas obtidos na Figura 5-11 e na Figura 5-12, foram obtidos os resultados que estão apresentados na Tabela 18 e na Tabela 19 que serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 82 Tabela 18 - Resultados da Aplicação das Partições (Tubo de Dings) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 44,29% 0,00% 100,00% 52,10% 12,05% 61,63% 41,92% 16,77% 62,72% 5,81% 62,80% 43,15% 8,24% 100,00% 0,00% 100,00% 44,29% 0,00% Tabela 19 – Resultados da Aplicação das Partições (Separador Jones) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 45,31% 0,00% 100,00% 41,00% 56,57% 57,13% 29,91% 71,33% 53,00% 46,06% 57,95% 34,52% 58,91% 57,00% 31,01% 59,47% 38,95% 40,69% 100,00% 0,00% 100,00% 45,31% 0,00% 5.2.4 Curva de Lavabilidade As Curvas de Lavabilidades obtidas pelas várias separações teóricas são apresentas na Figura 5-18 e na Figura 5-19, tanto para o caso em que é utilizado o Tubo de Dings como para o Separador Jones. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 83 Figura 5-18 Curva de Lavabilidade (Tubo de Dings) Na Figura 5-18, verifica-se que existem apenas dois pontos que compõem a curva de lavabilidade, em função da existência de apenas dois teores de corte utilizados, para além dos extremos. Verifica-se que os dois pontos do gráfico são muito próximos um do outro, em função dos teores de corte e os rendimentos ponderais serem muito próximos também. Considerando um teor de corte de 52,10% (primeiro ponto intermédio do gráfico), o rendimento ponderal correspondente é de 12,05%, a par de um teor médio do concentrado de 61,63% e um teor médio do estéril de 41,92%. Se o teor de corte subir para 62,72%, o rendimento ponderal baixa para 5,81%, a par de um teor médio do concentrado de 62,80% e um teor médio de estéril de 43,15% (como é possível observar na Tabela 18). Figura 5-19 Curva de Lavabilidade (Separador Jones) Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 84 Na Figura 5-19, verifica-se que a curva de lavabilidade é composta por três pontos, em função da existência de três teores de corte, para além dos extremos. Neste caso, os pontos apesar de serem próximos não são tanto como no caso anterior, dando oportunidade ao leitor de conhecer melhor o comportamento da curva. Contudo para um teor de corte de 53% (próximo do teor anteriormente analisado), o rendimento ponderal correspondente é de 46,06 %, a par de um teor médio do concentrado de 57,95% e um teor médio de estéril de 34,52% (como se pode ver na Tabela 19). Com isto é possível afirmar que a Curva de Lavabilidade obtida remete para um grau de libertação do minério superior ao da Curva de Lavabilidade do Dings, o que está em concordância com a Figura 5-11 e na Figura 5-12, que apresentam os histogramas de teor nos dois casos. 5.2.5 Diagrama de Mayer Vai ser agora apresentado o Diagrama de Mayer nas duas situações, o que vai permitir comparar o comportamento de cada descritor de desempenho quando o sistema é submetido a separações para diferentes teores de corte. Figura 5-20 Comparação dos Diagramas de Mayer Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 85 Na Figura 5-20, a curva correspondente ao Tubo de Dings, é composta apenas por dois pontos bastante próximos, que correspondem ao início da curva. Já a curva do Separador Jones, permite ter um maior conhecimento relativamente ao seu comportamento, em função de ser constituída por pontos intermédios do gráfico com algum afastamento. Contudo, verifica-se que não apresenta um comportamento muito bom, visto que o declive que corresponde à reta resultante da união de qualquer um dos pontos do gráfico com a origem aproxima-se bastante de uma reta com 45 º de inclinação, o que significa que o teor do concentrado é muito próximo do da alimentação, o que remete para um estado de libertação reduzido. 5.2.6 Curva Teor vs Recuperação Tendo em conta as várias separações teóricas realizadas, é utilizada agora a Curva Teor vs Recuperação para adquirir informação relativamente ao estado de libertação do sistema, resultante da caracterização feita pelos dois equipamentos. Na Figura 5-21, podem observar-se a comparação das duas Curvas de Teor vs Recuperação. Figura 5-21 Comparação das Curvas Teor vs Recuperação Na Figura 5-21, verifica-se que para os pontos do gráfico da curva correspondente ao Tubo de Dings, a variação de teor do concentrado é muito baixa, com o aumento da recuperação. Esta situação pode ser explicada pelo fato dos teores Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 86 de corte serem muito próximos, não permitindo a inclusão significativa de material com teores mais pobres. Consultando a Tabela 18, verifica-se que para um teor de corte de 52,10%, o teor do concentrado é de 61,63%. Se for efetuada uma separação com teor de corte igual a 62,72%, o teor do concentrado é de 62,80%. O fato ainda dos dois pontos estarem localizados com um afastamento expressivo do canto superior direito, significa que a quantidade de material rico é escassa, como pode ser comprovado pela Figura 5-11, que representa o histograma de teor, obtido da caracterização feita ao sistema particulado pelo Tubo de Dings. Relativamente aos pontos do gráfico da curva correspondente ao Separador Jones verifica-se que os teores de concentrado não sofrem grandes variações, quando são aumentadas as recuperações, para diferentes teores de corte. Isto significa que existe uma diferença muito baixa a nível de teores de concentrado, como se pode comprovar no histograma da Figura 5-12. Ou seja, quando os teores de corte baixam, vai existir uma quantidade significativa de material a ir para o concentrado, mas por sua vez com teores pouco distantes. Consultando a Tabela 19, verifica-se que para um teor de corte a 53%, o teor do concentrado é de 57,95%. Se diminuir-se o teor de corte para 41%, o teor do concentrado passa a ser de 57,13%. 5.2.7 Conclusão Com base na análise dos três quantificadores dos processos de separação, concluise que o estudo da caracterização do sistema particulado utilizando o Separador Jones, torna mais evidente o estado de libertação do minério. Porque fazendo uma comparação entre teores de corte muito próximos, os rendimentos ponderais são bastante diferentes. Por exemplo, no caso do Tubo de Dings, considerando um teor de corte de 52,10%, o rendimento ponderal é de 12,05%, enquanto no caso do Separador Jones, para um teor de corte de 53%, o rendimento ponderal é de 46,06% (significativamente superior). Por outro lado, observando o Diagrama de Mayer, se unirmos um ponto do gráfico com a origem, verifica-se que o declive se afasta mais da reta de 45%. Finalmente, na Curva Teor vs Recuperação, verifica-se que para os concentrados mais ricos obtidos em cada uma das separações, a recuperação é superior no caso do Separador Jones. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 87 5.3 Minério de Espodumena 5.3.1 Histogramas de Teores Segue-se a apresentação do Histograma de “teor em lítio” na Figura 5-22, resultante da caracterização feita a um minério de espodumena utilizando o meio denso. Figura 5-22 Histograma de Teor em Li (Meio Denso) 5.3.2 Curvas de Partição Aqui, são apresentadas os teores de corte e a forma da curva (m0 =20) que foram utilizados para simular as concentrações hipotéticas. Neste caso em função da caracterização do sistema particulado obter três produtos, foram ensaiados dois teores de corte diferentes, que constituem os teores intermédios das classes de teor obtidas no histograma da Figura 5-22. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 88 Figura 5-23 Partição para teor de corte igual a 1,20% Figura 5-24 Partição para teor de corte igual a 1,50% 5.3.3 Resultados Com a aplicação das curvas de partição aos histogramas de “teor em lítio” resultantes da caracterização do minério de Espodumena, obtiveram-se os resultados que estão apresentados, e que por sua vez serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 89 Tabela 20 - Resultados da Aplicação das Partições (Meio Denso) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 1,11% 0,00% 100,00% 1,20% 27,99% 1,40% 1,00% 35,06% 1,50% 8,07% 1,55% 1,08% 10,77% 100,00% 0,00% 100,00% 1,11% 0,00% 5.3.4 Curva de Lavabilidade De seguida é apresentado um descritor de desempenho da separação, que permitirá adquirir informação relativamente ao grau de libertação do sistema particulado constituído pelo minério de espodumena. Figura 5-25 Curva de Lavabilidade do Meio Denso Na Figura 5-25, verifica-se que as curvas aparecem aparentemente sobrepostas, visto que as variações percentuais são baixíssimas, no que diz respeito aos teores médios do estéril e concentrado, para teores de corte definidos. Como não existem variações significativas de teores, quando comparando as três curvas, significa que os três produtos resultantes da caracterização feita ao sistema contêm teores muito próximos entre si, como se pode observar na Figura 5-22. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 96 5.4.1.3 Resultados Na Tabela 21, são apresentados os dados resultantes das aplicações das curvas de partição ao histograma de “teor em estanho”, que serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Tabela 21 – Resultados da Aplicação das Partições (Jiga) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 1,41% 0,00% 100,00% 0,14% 51,68% 2,61% 0,1311% 95,51% 0,16% 34,49% 3,84% 0,1314% 93,90% 0,27% 12,33% 10,50% 0,1327% 91,75% 0,39% 10,38% 12,41% 0,14% 91,34% 8,73% 7,50% 17,03% 0,15% 90,47% 100,00% 0,00% 100,00% 1,41% 0,00% 5.4.1.4 Curvas de Lavabilidade Em função da aplicação das diferentes curvas de partição com os vários teores de corte ao histograma da Figura 5-28, foi obtida a Curva de Lavabilidade da Figura 5-34, que constitui um descritor de desempenho das várias separações. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 97 Figura 5-34 Curva de Lavabilidade Na Figura 5-34, é possível verificar que existe uma aproximação evidente entre a curva de lavabilidade e a curva do teor médio do estéril. Remete o leitor para a situação anterior, quando se analisou a curva de lavabilidade do meio denso. Este caso é muito parecido, apesar de existir um maior afastamento entre a curva de lavabilidade e curva de teor médio do concentrado. Observa-se que para o primeiro teor de corte utilizado, existe uma diminuição significativa do rendimento ponderal, que se justifica pela existência de grande quantidade de ganga liberta como se pode verificar na Figura 5-28. Isto é, considerando um teor de corte igual a 0,14%, o rendimento ponderal correspondente é de 51,68% (redução de metade do material a ir para o concentrado), como se pode observar na Tabela 21. 5.4.1.5 Diagrama de Mayer De seguida apresenta-se na Figura 5-35, o Diagrama de Mayer que constitui outro descritor de desempenho das separações realizadas. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 98 Figura 5-35 Diagrama de Mayer Na Figura 5-35, verifica-se um ótimo comportamento do Diagrama de Mayer, em função do elevado declive da reta que resulta da união de um ponto qualquer do gráfico com a origem, o que significa que o teor do concentrado é muito superior ao da alimentação para os teores de corte definidos. Verifica-se que o Diagrama de Mayer aproxima-se bastante da linha ideal de separação, o que significa que o minério está bem liberto. 5.4.1.6 Curva Teor vs Recuperação Na Figura 3-56, apresenta-se o último descritor de desempenho de separação, que constitui a Curva Teor vs Recuperação. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 99 Figura 5-36 Curva Teor vs Recuperação Através da análise do gráfico da Figura 3-56, é possível distinguir duas populações de pontos. Considerando por exemplo o teor de corte mais elevado igual a 8,73%, a recuperação correspondente é de 90,47%, a par de um teor de concentrado de 17,03%. Considerando agora o teor de corte mais baixo, de 0,14%, a recuperação é de 95,51%, a par de um teor de concentrado de 2,61% (como é possível verificar na Tabela 21). Isto é, existe ganga liberta e minério liberto como se pode observar na Figura 5-28. 5.4.1.7 Conclusão Com base na análise dos quantificadores, foi possível concluir que o sistema particulado está liberto. Na Curva de Lavabilidade, considerando o teor de corte mais elevado, de 8,73%, o rendimento ponderal correspondente é de 7,50%. Quando se baixa o teor de corte para 0,39%, o rendimento ponderal passa para 10,38%. Este aumento pouco significativo do rendimento ponderal verifica-se ainda para o próximo teor de corte (0,27%), o que remete para um minério liberto. O Diagrama de Mayer apresenta um comportamento muito bom, visto que o Diagrama aproxima-se bastante da linha ideal de separação e afasta-se da de não separação. Na Curva Teor vs Recuperação, para o teor de corte mais elevado, de 8,73%, o teor do concentrado é de 17,03%, a par de uma recuperação de 90,47%. Ou seja, para o Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 100 primeiro teor de corte, consegue-se recuperar 90,47%, o que significa que o minério está liberto. 5.4.1.8 Histograma de Teores É apresentado na Figura 5-37, o Histograma de “teor em estanho”, resultante de dados fornecidos pelo LNEG sobre a caracterização de um sistema particulado através da utilização da Mesa Wifley. Figura 5-37 Histograma de Teor em Sn (Mesa de Wifley) 5.4.1.9 Curvas de Partição De seguida são apresentados as curvas de partição que serão aplicadas ao sistema inicial, para simular diferentes concentrações hipotéticas. Foram utilizados teores de corte correspondentes aos teores intermédios dos teores obtidos na caracterização do sistema. Foi atribuído ao valor m0 o valor de 5. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 101 Figura 5-38 Partição para teor de corte igual a 0,18% Figura 5-39 Partição para teor de corte igual a 0,29% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 102 Figura 5-40 Partição para teor de corte igual a 7,47% 5.4.1.10 Resultados Na Tabela 22, são apresentados os dados resultantes das aplicações das curvas de partição ao histograma de “teor em estanho”, que serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Tabela 22 - Resultados da Aplicação das Partições (Wifley) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 1,41% 0,00% 100,00% 0,18% 55,26% 4,95% 0,17% 100,00% 0,29% 36,35% 7,37% 0,279% 100,00% 7,47% 17,97% 14,63% 0,282% 62,99% 100,00% 0,00% 100,00% 1,41% 0,00% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 103 5.4.1.11 Curva de Lavabilidade Em função da aplicação das diferentes curvas de partição com os vários teores de corte ao histograma da Figura 5-37, foi obtida a Curva de Lavabilidade da Figura 5-41, que constitui um descritor de desempenho das várias separações. Figura 5-41 Curva de Lavabilidade Na Figura 5-41, é possível verificar que a curva de lavabilidade e a curva do teor médio do estéril aparentemente estão sobrepostas no gráfico, devido a variações mínimas de teores de corte. Ou seja, para teores de corte baixos, os valores dos teores médios de estéril são muito próximos. Por exemplo considerando o teor de corte mais baixo, de 0,18%, o teor médio do estéril corresponde a 0,17% (como se pode observar na Tabela 22). Observando ainda a Figura 5-41, verifica-se um afastamento da curva do teor médio do concentrado em relação à curva de lavabilidade, o que significa que quando são realizadas as separações, se consegue obter um concentrado com teor bastante superior ao teor de corte. Consultado ainda a Tabela 22, verifica-se que para um teor de corte igual a 7,47%, o teor médio do concentrado é de 14,63%, a par de um rendimento ponderal de 17,97%. Se diminuir o teor de corte para 0,29%, o rendimento ponderal passa para 36,5%, mas o teor médio de concentrado é de 7,37%. Tendo em conta que existe uma variação considerável de rendimento ponderal e o teor médio do concentrado atingido para o teor de corte mais elevado, não é característico de um concentrado rico, pode-se dizer que o minério está pouco liberto. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 104 5.4.1.12 Diagrama de Mayer De seguida apresenta-se na Figura 5-42, o Diagrama de Mayer que constitui outro descritor de desempenho das separações realizadas. Figura 5-42 Diagrama de Mayer Na Figura 5-42, verifica-se que o Diagrama afasta-se tanto da linha de não ocorrência de separação como da linha ideal de separação. Isto significa, que o minério não está muito liberto, mas também não está muito mal liberto. Pode-se considerar que o minério está pouco liberto. 5.4.1.13 Curva Teor vs Recuperação De seguida, na Figura 5-43 apresenta-se a Curva Teor vs Recuperação, que resulta também das separações que foram simuladas com a aplicação das curvas de partição ao histograma de teor. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 105 Figura 5-43 Curva Teor vs Recuperação Na Figura 5-43, verifica-se que existe um ponto do gráfico que se isola dos restantes. O ponto em questão, corresponde ao teor de corte mais elevado, de 7,47%, que corresponde a um teor de concentrado de 14,63% e uma recuperação de 62,99%. O concentrado mais rico que se obtém, corresponde a uma recuperação de 62,99%, o que significa que o minério está pouco liberto. 5.4.1.14 Conclusão Com base na análise dos quantificadores dos processos de separação, conclui-se que o sistema particulado está pouco liberto. Na Curva de Lavabilidade quando se utiliza o teor de corte mais elevado, de 7,47%, verifica-se que o teor do concentrado atingido não é tão significativo (14,63%), tendo em conta tratar-se de um minério de estanho. O Diagrama de Mayer localiza-se no meio da linha ideal de separação e de não ocorrência de separação. Finalmente na Curva Teor vs Recuperação, considerando o teor de corte mais elevado (7,47%), a recuperação atingida é relativamente baixa (62,99%), significando que o minério está pouco liberto. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 112 Figura 5-52 Curva Teor/Recuperação Na Figura 5-52, verifica-se que inicialmente à medida que se baixam os teores de corte, os teores de concentrado diminuem muito e as recuperações aumentam substancialmente. Consultando a Tabela 23, verifica-se que para um teor de corte de 55,50%, o teor do concentrado é de 66,11%, mas a recuperação é de apenas 23,73%. No entanto se o teor de corte baixar para 26,05%, o teor do concentrado passa para 49,25%, mas a recuperação sobe já para 86,13%. Isto significa que existe uma grande quantidade de mistos, que ao baixar o teor de corte, passa a ser integrado no novo concentrado, com um teor de concentrado substancialmente menor. Esta análise corresponde aos primeiros três pontos do gráfico. Verifica-se ainda que a partir do terceiro ponto do gráfico, os teores do concentrado e as recuperações não variam tanto, para teores de corte definidos. Isto justifica-se porque os teores de corte também passam a ser mais próximos, porque os produtos obtidos na caracterização possuem teores muito próximos, como se pode confirmar na Figura 5-44 que corresponde ao histograma de teor. 5.4.2.7 Conclusão Com base na análise dos quantificadores dos processos de separação, conclui-se que o sistema particulado está bem liberto. Na Curva de Lavabilidade verifica-se que Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 113 para o teor de corte mais elevado (55,50%), é atingido um teor de concentrado de 66,11%. O que significa que o minério já evidencia uma boa libertação, em função de apresentar um teor em estanho próximo da cassiterite. O Diagrama de Mayer tem um ótimo comportamento, porque o Diagrama aproximase muito da linha ideal de separação. Na Curva Teor vs Recuperação pode-se observar que, quando a separação é feita para o teor de corte mais elevado (55,50%), a recuperação é baixa (23,73%), mas o teor de concentrado atingido é significativo (66,11%), o que significa que o minério está liberto. 5.5 Minério W03 5.5.1 Histograma de Teores Na Figura 5-53 e na Figura 5-54, apresentam-se os Histogramas de “teor em tungsténio” para dois ensaios diferentes, resultantes de dados retirados do artigo “Release Analysis and its use in the optimisation of the comminution and gravity circuits at the Wheal Jane Tin Concentrator”. Estes dados foram obtidos por caracterizações realizadas utilizando a Mesa Wifley. Figura 5-53 Histograma de Teor em W03 (Ensaio 1) Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 114 Figura 5-54 Histograma de Teor em W03 (Ensaio 2) 5.5.2 Curvas de Partição Para ambos os histogramas resultantes de cada ensaio, foram criadas as curvas de partição utilizando como teores de corte, os teores intermédios correspondentes aos teores dos produtos obtidos nas caracterizações do sistema particulado. Assim como para o parâmetro regulador da eficiência das separações foi adotado a correspondência m0 = 5. Tendo definido estes parâmetros, foram simuladas as concentrações hipotéticas dos sistemas iniciais. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 115  Ensaio 1 Figura 5-55 Partição para teor de corte igual a 0,14% Figura 5-56 Partição para teor de corte igual a 0,32% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 116 Figura 5-57 Partição para teor de corte igual a 4,45%  Ensaio 2 Figura 5-58 Partição para teor de corte igual a 0,36% Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 117 Figura 5-59 Partição para teor de corte igual a 0,56% Figura 5-60 Partição para teor de corte igual a 15,77% 5.5.3 Resultados Na Tabela 24 e na Tabela 25 são apresentados os dados resultantes das aplicações das curvas de partição aos histogramas de “teor em tungsténio”, que serviram de base para a construção dos diferentes descritores de desempenho. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 118 Tabela 24 - Resultados da Aplicação das Partições (Ensaio 1) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 0,57% 0,00% 100,00% 0,14% 47,98% 1,08% 0,10% 91,06% 0,32% 10,42% 4,35% 0,13% 79,83% 4,45% 5,08% 8,45% 0,15% 75,70% 100,00% 0,00% 100,00% 0,57% 0,00% Tabela 25 - Resultados da Aplicação das Partições (Ensaio 2) Teores de Corte Rendimento ponderal Teor médio do concentrado Teor médio do estéril Recuperação 0,00% 100,00% 0,88% 0,00% 100,00% 0,36% 44,86% 1,68% 0,22% 85,90% 0,56% 18,13% 3,47% 0,30% 71,80% 15,77% 1,76% 30,93% 0,34% 61,96% 100,00% 0,00% 100,00% 0,88% 0,00% 5.5.4 Curva de Lavabilidade De seguida apresentam-se na Figura 5-61 e na Figura 5-62, as Curvas de Lavabilidade que resultaram das separações realizadas anteriormente, para ambos os casos. Figura 5-61 Curva de Lavabilidade do Ensaio 1 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 119 Na Figura 5-61, verifica-se uma proximidade muito grande entre as três curvas representadas, o que remete imediatamente para um minério mal liberto. Se o minério estivesse bem liberto, o afastamento da curva do teor médio do concentrado seria considerável, o que não se verifica. Consultando a Tabela 24, considerando por exemplo um teor de corte igual a 0,32%, o teor médio do concentrado é de 4,35%, a par de um rendimento ponderal de 10,42%. Baixando o teor de corte para 0,14%, o teor médio do concentrado desce para 1,08%, enquanto o rendimento ponderal sobe para 47,98%. Verifica-se nesta situação que o aumento dos rendimentos ponderais é significativo em função da diminuição do teor de corte, o que aponta para a existência de muita ganga liberta. Consultando ainda a Tabela 24, para um teor de corte mais elevado, de 4,45%, o teor médio do concentrado é de 8,45%. Figura 5-62 Curva de Lavabilidade do Ensaio 2 Na Figura 5-62, é possível verificar um comportamento muito semelhante ao anterior, existindo um maior afastamento entre as curvas para o teor de corte mais elevado (15,77%). Esta situação remete, para um minério um pouco mais liberto que o anterior. Ou seja, considerando, o teor de corte mais elevado, de 15,77%, o teor médio do concentrado é de 30,93%, a par de um rendimento ponderal de 1,76%. Se o teor de corte baixar para 0,56%, o teor médio do concentrado baixa para 3,47%, a par de um rendimento ponderal de 18,13%. Estes dados podem ser consultados na Tabela 25. À semelhança do caso anterior, a redução nos teores de corte, conduz a aumentos de rendimentos ponderais significativos, o que significa que o minério tem muitos mistos pobres. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 120 Mas verifica-se através da consulta da Tabela 25, que para o teor de corte mais elevado, de 15,77%, o teor médio do concentrado atingido é de 30,93%, o que significa que este minério apesar de estar mal liberto, apresenta um estado de libertação superior ao anterior, visto que consegue-se obter um concentrado mais rico. 5.5.5 Diagrama de Mayer É apresentado na Figura 5-63, o Diagrama de Mayer para ambos os ensaios. Figura 5-63 Comparação dos dois Diagramas de Mayer Na Figura 5-63, verifica-se que ambas as curvas têm comportamentos muito semelhantes, mas se unirmos o primeiro ponto do gráfico corresponde à curva do Ensaio 1 com a origem, o declive da reta resultante é ligeiramente inferior ao declive da reta resultante da união do primeiro ponto do gráfico da curva do Ensaio 2 com a origem. Isto significa que o Ensaio 2 evidencia um estado de libertação superior. 5.5.6 Curva Teor vs Recuperação De seguida, apresenta-se na Figura 5-64, a Curva vs Teor Recuperação para os dois casos estudados. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 121 Figura 5-64 Comparação das Curvas Teor/Recuperação Na Figura 5-64, considerando os pontos do gráfico da curva do Ensaio 2, verificase um afastamento notável do terceiro ponto do gráfico para o segundo. Isto resulta de uma diminuição muito significativa do teor de concentrado. Consultando a Tabela 25, considerando o teor de corte mais elevado, de 15,77%, o teor médio do concentrado é de 30,93%, a par de uma recuperação de 61,96%. Se considerar-se uma redução para o teor de corte a baixo, de 0,56%, o teor médio do concentrado é de 3,47%, a par de uma recuperação de 71,80%. Isto significa que existe de fato uma diferença acentuada a nível de teores de concentrado, do produto com teor mais elevado obtido na caracterização do sistema, para os restantes, como se pode confirmar através da observação da Figura 5-54. Relativamente aos pontos do gráfico da curva correspondente ao Ensaio 1, considerando o primeiro ponto do gráfico, o qual corresponde ao teor de corte mais elevado (4,45%), a recuperação é elevada (75,70%), mas esse valor justifica-se devido ao aumento do rendimento ponderal e ao não devido ao aumento do teor de concentrado, que neste caso corresponde a 8,45%. Contudo, fazendo uma análise conjunta, ambas as curvas apresentam um comportamento característico de um minério pouco liberto, visto que os pontos de ambas as curvas localizam-se no canto inferior direito do gráfico. Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 128 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 129 7 Anexos 7.1 Separação magnética 7.1.1 Crivagem Tabela 26Resultados Lotes Massa (g) 18/12.5 2891 12.5/9.5 4320 9.5/8 1603 8/4.75 3088 4.75/2.36 2245 2.36/1.18 793 Infra 1993 ∑ 16933 7.1.2 Tubo de Dings Tabela 27Resultados dos Ensaios Intensidade (A) 1º Ensaio 2º Ensaio 3º Ensaio 4º Ensaio 5º Ensaio 6º Ensaio Massa % Massa % Massa % Massa % Massa % Massa % (g) (g) (g) (g) (g) (g) 233,85 85,51 40,32 89,85 38,22 87,2 2 42,242 90,0 5 42,32 89,5 7 42,92 92,76 1+ 2,78 7,02 2,346 5,23 2,247 5,13 1,563 3,33 2,07 4,38 1,519 3,28 0,5++ 2,036 5,14 1,289 2,87 2,058 4,7 1,564 3,33 1,87 3,96 1,219 2,63 0+++ 0,92 2,32 0,92 2,05 1,297 2,96 1,54 3,28 0,99 2,1 0,612 1,32 ∑ 39,586 100 44,875 100 43,822 100 46,909 100 47,25 100 46,27 100 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 130 7.1.3 Separador Jones Tabela 28Resultados dos Ensaios 7.2 Separação Meio Denso 7.2.1 Crivagem Tabela 29Resultado para a Amostra ALJ-1ª Fluxo Magnético (gauss) 1º Ensaio 2º Ensaio 3º Ensaio 4º Ensaio 5º Ensaio Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % 3000 3,7 29,12 7,518 36,75 7,713 34,92 8,39 29,10 9,567 32,29 6000 1,805 14,21 3,701 18,09 2,919 13,21 4,352 15,10 4,9 16,54 9000 1,064 8,37 1,581 7,73 1,766 7,99 2,868 9,95 2,436 8,22 Não Magnético 6,1358 48,30 7,656 37,43 9,691 43,87 13,22 45,86 12,725 42,95 ∑ 12,7048 100 20,456 100 22,089 100 28,83 100 29,628 100 ALJ-1ª Calibre (mm) Massa (g) % Ø>12,5 328 27,27 12,5<Ø<9,5 170 14,13 9,5<Ø<8,00 83 6,90 8,00<Ø<4,75 160 13,30 4,75<Ø<2,00 157 13,05 Ø<2,00 305 25,35 ∑ 1203 100 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 131 Tabela 30Resultado para a Amostra ALJ-2B ALJ-2B Calibre (mm) Massa (g) % Ø>12,5 248 20,58 12,5<Ø<9,5 221 18,34 9,5<Ø<8,00 97 8,05 8,00<Ø<4,75 183 15,19 4,75<Ø<2,00 183 15,19 Ø<2,00 273 22,66 ∑ 1205 100 Tabela 31Resultado para a Amostra ADG-2 ADG-2 Calibre (mm) Massa (g) % Ø>12,5 299 24,85 12,5<Ø<9,5 235 19,53 9,5<Ø<8,00 96 7,98 8,00<Ø<4,75 189 15,71 4,75<Ø<2,00 183 15,21 Ø<2,00 201 16,71 ∑ 1203 100 Caracterização Experimental de Sistemas Particulados e Quantificadores de Operações de Concentração em Processamento de Minérios. Revisão de Conceitos. 132 Tabela 32Resultado para a Amostra ADG-3 ADG-3 Calibre (mm) Massa (g) % Ø>12,5 158 13,14 12,5<Ø<9,5 190 15,81 9,5<Ø<8,00 97 8,07 8,00<Ø<4,75 194 16,14 4,75<Ø<2,00 257 21,38 Ø<2,00 306 25,46 ∑ 1202 100