Planta de Beneficiamento de Minério - Moagem

Planta de Beneficiamento de Minério

A extração e a transformação de minérios representam um segmento de grande significado econômico para o Brasil. Dentre os bens minerais que mais se destacam nesse cenário está o minério de ferro, por conter um dos elementos químicos mais abundantes na crosta terrestre e de maior aplicação na vida do homem. Com a elevada demanda de minério de ferro, impulsionada pelo crescimento econômico mundial dos últimos anos, as mineradoras tem se empenhado na busca constante por melhor aproveitamento de suas reservas minerais. 

O beneficiamento mineral é constituído por uma série de operações com o objetivo de modificar a granulometria e a concentração das espécies minerais que se deseja, sem que haja alteração na identidade química. As operações realizadas no beneficiamento de um mineral incluem a cominuição, classificação, concentração e separação sólido/líquido entre outras operações auxiliares. Estas operações são arranjadas sequencialmente de modo a maximizar a recuperação dos minerais úteis presentes no minério e ajustar os produtos obtidos à qualidade desejada (VALADÃO e ARAUJO, 2007).

Após o minério ser extraído da mina, os blocos são encaminhados ao britador para que sejam reduzidos a uma granulometria conveniente para alimentação dos moinhos ou para sua utilização direta. Dentro do processo de cominuição de minérios, a britagem é responsável, entre outras coisas, pelo tamanho e pela forma dos fragmentos de minério, tendo os processos divididos em secundário, terciário e quaternário, sendo que este último é mais utilizado para produzir areia. As dimensões dos blocos vindos da mina irão definir qual britador deverá ser utilizado no primeiro processo de britagem. Caso a granulometria desejada não seja atingida no primeiro processo (britador primário), o material resultante desta primeira britagem é encaminhado ao britador secundário, onde geralmente a granulometria desejada é alcançada. Após isso, o material é direcionado à moagem.

Moagem de Minérios - Conceitos Gerais

Pode-se definir “moagem” como um processo de cominuição, no qual o material é fragmentado, ou reduzido de tamanho, entre duas superfícies móveis que não possuem entre si qualquer sujeição mecânica.

Grande parte da moagem industrial é realizada pelos chamados “moinhos rotativos” que são basicamente cilindros rotativos revestidos internamente com placas de desgaste, dentro dos quais os “corpos moedores” (bolas, barras, “pebbles” ou “cylpebs”) se movem livremente, ao realizar seu trabalho de cominuição sobre o material a moer. Estes corpos moedores são elevados pela rotação do moinho até uma determinada altura, caindo então sobre as placas de revestimentos.A ação que motiva a quebra do material é o resultado da combinação da queda dos corpos moedores sobre o revestimento do moinho, do escorregamento dos mesmos corpos moedores sobre esse revestimento e, finalmente, o impacto ou escorregamento dos corpos moedores entre si.A ação de queda chamada “cascata” ou “catarata”, conforme a rotação do moinho seja mais lenta ou mais rápida provoca a quebra do material por impacto, enquanto a ação de escorregamento origina a moagem por atrito. Encontrar o devido equilíbrio entre estas duas ações de cominuição é a questão fundamental da moagem em moinhos rotativos.

Tipos de processos de Moagem

Os processos de moagem são usualmente classificados em dois grupos:

• Moagem em via úmida

• Moagem em via seca

Moagem em via úmida

É o processo no qual o material é misturado à entrada do moinho com uma quantidade suficiente de água, de modo a formar um “pasta” ou “polpa”. As pastas ou polpas são referidas em termos de porcentagem de sólidos na polpa ou de porcentagem de água, sempre expressas em peso.

A moagem por via úmida requer apenas 77% da potência para o mesmo material e granulometria (de alimentação e do produto) que seria necessária em via seca, o que é fácil de se entender pela ação lubrificante e transportadora da água. Todavia o consumo de corpos moedores e revestimentos é 5 a 7 vezes o obtido por via seca. Este considerável desgaste é devido à corrosão, oxidação e falta de recobrimento dos corpos moedores e das placas que estão continuamente expondo novas superfícies metálicas ao desgaste.

Apesar de todos estes inconvenientes, a moagem por via úmida apresenta dois fatores altamente positivos:

• Facilidade de controle, uma vez que a operação de moagem pode ser controlada pela densidade da polpa e pelo nível da descarga do moinho.

• A moagem por via úmida não necessita de coletores de pó, podendo-se manter os níveis de poluição da instalação nos melhores padrões sem recorrer a equipamentos sofisticados e de manutenção dispendiosa.

Moagem em via seca

É aplicada quando:

• Os processos subseqüentes são a seco, e o produto final deve ser fornecido seco.

• Se torna difícil ou oneroso remover o líquido usado para realizar a moagem a úmido.

• O material reage com a água, formando produtos indesejáveis.

Circuitos de Moagem

Basicamente, existem dois tipos de circuitos de moagem:

• Circuito Aberto

• Circuito Fechado

Circuito Aberto

A moagem em circuito aberto é feita em moinho que recebe pelo lado da alimentação o material a moer e fornece pelo lado da descarga o produto, em uma só passagem pelo moinho.

Trabalham em circuito aberto, usualmente, os seguintes moinhos:

• Praticamente todos os moinhos de barras;

• Muitos moinhos de materia prima (cru) da indústria do cimento pelo processo VIA ÚMIDA (chamados correntemente de moinhos de pasta);

• Moinhos usados em processos em que a remoção da água do produto classificado seja ineficiente ou anti-econômica;

• Moinhos que não dispõem de sistema de classificação ou em que o custo do mesmo torne o processo inviável economicamente;

• Moinhos nos quais a produção de materiais extremamente finos não seja prejudicial e também seja permitido algum
resíduo acima do tamanho especificado (“Tramp oversize”).

Circuito Fechado

A moagem em circuito fechado é aquela em que a descarga é conduzida a um dispositivo de classificação e o “oversize” retornado ao moinho. Neste tipo de circuito, portanto, uma determinada partícula do material pode realizar várias passagens através do moinho, até alcançar o tamanho desejado do produto final. O “oversize” retornado ao moinho é chamado carga circulante, que é usualmente referida em porcentagem sobre a alimentação nova do moinho.

Principais equipamentos utilizados em uma planta de beneficiamento de minério

Moinhos de Bolas

Os moinhos de bolas são os equipamentos mais caros, complexos, robustos e precisos de uma planta de mineração.

Esta é a designação genérica dos moinhos rotativos que usam esferas de aço fundido ou forjado ou ainda ferro fundido como corpos moedores, embora também caibam nesta designação os que empregam pequenos cilindros (“cylpebs”), ou outros corpos de forma especial.

São chamados “moinhos de bolas”, mais especificamente, aqueles que possuem uma só câmara de moagem e em que o comprimento útil dessa câmara é menor que o dobro do seu diâmetro.

Podem ser usados para via úmida ou via seca e a maioria das suas aplicações envolve o uso de circuito fechado de moagem, uma vez que, sendo o seu comprimento curto, não há controle do tamanho máximo do produto através da operação dentro do moinho propriamente dito.

Os tamanhos das bolas são selecionados a partir do tamanho da alimentação e do “work index” do material. Como regra grosseira pode-se adotar a seguinte: o maior tamanho de bola deve ser 4 a 5 vezes o tamanho da alimentação.

O moinho de bolas deve iniciar a sua operação como uma carga de bolas escalonada, isto é, com vários tamanhos de bolas abaixo do tamanho máximo de bola obtido pelo cálculo.

Dependendo dos desgastes e características de moagem, a reposição das bolas deve ser feita apenas com o maior tamanho de bola usado para a carga inicial, ou no máximo incluir um ou dois tamanhos abaixo deste. A experiência demonstra que a redução de diâmetro de qualquer bola é a mesma, independente do valor do seu diâmetro, isto é, se um moinho contém bolas de 3” , 2” e 1” , elas perderão com o uso 1/8” no diâmetro de qualquer delas, num mesmo intervalo de tempo.

Os moinhos de bolas são essencialmente unidades de moagem fina, capazes de fornecer produtos desde 80% passante na malha de 35 mesh até extremamente finos, passantes em malhas de poucos mícrons.

A sua alimentação varia consideravelmente, podendo chegar a tão grosso como 80% passante 3/4”. Normalmente, é recomendável que a alimentação não exceda 80% passante 3/8” a 1/2”. Para produto mais fino, é recomendável abaixar esses valores de alimentação. A alimentação ideal para um moinho de bolas é a de 80% passante em malha de 14 a 20 mesh.

Geralmente a preparação da alimentação de um moinho de bolas é feita por moinhos de barras ou britadores (terciários ou quaternários ).

Como exemplo posso citar os moinhos de bolas da planta de beneficiamento de minério de ferro do Projeto Minas-Rio da Anglo American. São os maiores moinhos fabricados pela Metso. Eles possuem 8m de diâmetro, 14 m de comprimento, pesam 1400 toneladas, e levam uma carga de 400 toneladas de bolas de aço. São acionado por dois motores de 10.000CV, consumindo cerca de 15MW de energia cada, necessitando de uma subestação de energia própria para suprir sua demanda energética.

Prédio da Moagem Primária, onde estão localizados os moinhos de bolas do Projeto Minas-Rio.

Moinhos de Bolas do Projeto Minas-Rio.

Foto mostrando as placas de revestimento interno do moinho de bolas do projeto Minas-Rio.

Desenho mostrando as partes principais de um moinho de bolas.

Montagem da tampa de descarga do corpo do moinho MB-01 do projeto Minas-Rio.

Fontes:

• www.metso.com.br
• http://tecnicoemineracao.com.br/etapas-da-cominuicao-de-minerios-britagem-e-moagem/
• VALADÃO, G.E.S; ARAUJO, A.C. Introdução ao tratamento de minérios. Belo Horizonte: UFMG, 2007. 234 p.