Planta de Beneficiamento de Minério - Moagem Secundária e Remoagem

Planta de Beneficiamento de Minério

Moagem Secundária e Remoagem

O circuito de moagem secundária e remoagem tem como objetivo reduzir ainda mais a granulometria do concentrado final. A remoagem recebe o produto da flotação, e após a polpa passar pelos moinhos verticais e ciclones de classificação, atinge a granulometria necessária, sendo posteriormente enviada para o espessador de concentrado.

MOINHOS VERTICAIS VERTIMILL

No mundo, calcula-se que os equipamentos de cominuição consumam centenas de milhões de MWh. Grande parte desta energia vai para aplicações de moagem fina. Quando esta ocorre em moinhos cilíndricos horizontais, a geração de ruído e calor indesejáveis desperdiça energia valiosa.

O moinho VERTIMILL é um moinho de construção vertical que possui um princípio de funcionamento totalmente diferente dos moinhos horizontais, tornando-se uma alternativa eficiente em economia de energia para aplicações de moagem fina por via úmida.

Atualmente existem mais de 420 moinhos VERTIMILL instalados no mundo totalizando cerca de 300 MW de potência (Merriam et al., 2015).

O moinho VERTIMILL é capaz de lidar com tamanhos de alimentação de até 6 mm e moer produtos menores que 20 microns. Existem tamanhos padrão de moinhos VERTIMILL na faixa de 15HP (11kW) a 4500HP (3352 kW). 

Foto mostrando a montagem da rosca no interior do moinho VERTIMILL.

VANTAGENS

Quando comparado com um moinho horizontal, o VERTIMILL apresenta as seguintes vantagens:

- Maior eficiência energética (aumento entre 25-35% mas em determinadas aplicações foram relatadas economias superiores a 50% da energia)

- Menos geração de finos

- Menos ruído - geralmente abaixo de 85dB

- Menores custos operacionais

- Menos peças móveis

- Menos tempo de parada para manutenção (os revestimentos da rosca são os únicos componentes principais de desgaste)

- Menores custos de instalação

- Exige menos espaço de piso

- Fundação simples

- Maior segurança durante funcionamento (Todas as peças móveis são enclausuradas)

PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO

Os corpos moedores, tais como bolas de aço e seixos cerâmicos ou naturais, são agitados por uma espira de rosca dupla suspensa (ou agitador de carga). O material de alimentação e água são introduzidos por uma abertura na parte superior do VERTIMILL.

O redutor de velocidade do moinho converte a potência do motor de acionamento nas velocidades mais usuais e aplica essa potência à rosca do VERTIMILL para rotacioná-la. A rotação da rosca do VERTIMILL agita as bolas, água, e a alimentação dentro do moinho. Sensores de temperatura no motor e no redutor monitoram as condições de operação do conjunto de acionamento, e o redutor da velocidade tem uma unidade externa de lubrificação para fornecer um fluxo constante do óleo de lubrificação, refrigerado e limpo.

Uma bomba centrífuga externa de reciclagem cria uma aceleração ascendente, predeterminada, que provoca a classificação de partículas na parte superior do corpo do moinho. A pré-classificação e a remoção de granulometria de produto na alimentação reduzem a remoagem desnecessária e aumentam a eficiência. As partículas minúsculas sobem, ao passo que as maiores são arrastadas para os corpos moedores, sendo moídas.

A moagem ocorre por atrito e abrasão. A pressão relativamente alta entre os corpos moedores e as partículas a serem moídas contribui para melhorar a eficiência de moagem. Por haver maior pressão entre os corpos moedores e menor geração de calor e ruído, o VERTIMILL consome menos energia do que o moinho horizontal para realizar o mesmo trabalho.

Os corpos moedores preenchem a parte inferior do corpo do moinho, exceto no pequeno espaço logo abaixo das roscas. Quando se utilizam bolas de aço, a altura típica da camada de moagem é de 6 a 8 pés. O material é levado para cima pelas roscas e se precipita no espaço existente entre as extremidades das roscas e o diâmetro interior do corpo do moinho.

A polpa transborda para fora do corpo do moinho e se deposita num tanque separador, equipado com válvula tipo dardo e dispositivos de controle que dividem a polpa em fluxo de processo e fluxo de reciclagem. O fluxo de reciclagem é controlado para criar uma aceleração ideal ascendente no corpo do moinho, destinada a uma aplicação específica de moagem. O fluxo de processo se torna produto acabado ou alimenta um sistema externo de classificação.

Desenho esquemático mostrando componentes e funcionamento do Moinho VERTIMILL

CARACTERÍSTICAS DE PROJETO

O projeto modular do VERTIMILL permite diversos arranjos de montagem utilizando os componentes padrão. A parte superior pode ser girada, parafuso por parafuso, para se ajustar aos requisitos específicos de layout. A porta no corpo do moinho se abre com muito pouco esforço. Um macaco manual na dobradiça inferior da porta auxilia a abertura e fechamento da porta, mantém a porta em plano vertical quando aberta e evita seu desalinhamento.

O interior do corpo do moinho é protegido do desgaste por revestimento magnético Orebed. Esses “ladrilhos” magnéticos atraem e seguram os corpos moedores, os quais passam a servir também de superfície protetora contra desgaste. As peças de desgaste primárias são placas metálicas especiais parafusadas às roscas. Normalmente, essas peças são trocadas em intervalos de seis a doze meses.

Componentes principais do Moinho VERTIMILL

APLICAÇÕES

O VERTIMILL é ideal para moer o material de alimentação abaixo de 1/4 de polegada, gerando produto na faixa de 200 mesh (74 microns) a 2 microns ou ainda mais fino. Pode-se usar o VERTIMILL em aplicações contínuas ou intermitentes em circuito aberto ou fechado.

Originalmente, os moinhos VERTIMILL foram projetados para aplicações de moagem fina. Testes posteriores e experiências bem sucedidas demonstraram a versatilidade deste moinho, constituindo ótima opção para moagem fina e ultra-fina, moagem primária e secundária, concentrados de remoagem, moagem de calcário, hidratação de cal, carvão purificado e preparação de polpa de carvão/água e carvão/óleo.

Esta foto mostra a fase final de montagem dos circuitos de moagem secundária e remoagem do projeto Minas-Rio da Anglo American.

Como exemplo de aplicação bem sucedida podemos citar o circuito de moagem secundária e remoagem do projeto Minas-Rio da Anglo American.

Este circuito é atualmente o maior do mundo utilizando moinhos verticais. Ele está dividido em 2 prédios, sendo cada um deles equipado com 8 moinhos VERTIMILL e 4 baterias de ciclones. Cada bateria de ciclones possui 8 ciclones instalados, totalizando 64 ciclones de 500 mm de diâmetro.

Cada prédio é alimentado através de um tanque com agitador que recebe o concentrado obtido através da etapa de flotação. O minério de ferro proveniente do underflow dos ciclones da moagem secundária  e remoagem alimentam os moinhos VERTIMILL pela sua parte inferior e o produto resultante é transbordado pelo topo dos moinhos em direção ao espessador do concentrado, última etapa do processo de beneficiamento.

Cada moinho VERTIMILL VTM-1500 possui potência de 1.500 CV e capacidade nominal de 352 t/hora.

O circuito de de moagem secundária e remoagem do Projeto Minas-Rio tem como objetivo reduzir o material até um P80 = 36 µm para alimentação do mineroduto que transporta o Pellet Feed da cidade de Conceição do Mato Dentro, no estado de Minas Gerais até o porto Açu na cidade de São João da Barra no estado do Rio de Janeiro, totalizando 525Km de tubulações.

A adoção dos moinhos VERTIMILL no Sistema Minas-Rio, da Anglo American, permitiu uma redução da ordem de 30% no consumo de energia elétrica na operação de remoagem. O ganho energético representa uma economia financeira de aproximadamente R$ 23 milhões por ano, sem impostos, incluindo os custos de energia, demanda e encargos relativos à utilização do circuito de remoagem.

“O Minas-Rio utiliza 17,9 MW de potência em seu processo de remoagem enquanto a aplicação com moinhos de bolas (horizontais) seria de 25,6 MW, o que representa uma economia significativa de 7,7 MW”, afirma Rodrigo Vilela, diretor de operação do sistema Minas-Rio, da Unidade de Negócio Minério de Ferro Brasil.

Está previsto que apenas a economia com energia e consumo de corpos moedores excederá 100 milhões de dólares ao longo da vida útil da mina em comparação aos moinhos de bolas tradicionais.

SOBRE O PROJETO MINAS-RIO

O Projeto Minas-Rio é considerado o maior empreendimento mundial da mineradora Anglo American e compreende quatro iniciativas: a abertura de uma mina e a instalação de uma planta de beneficiamento de minério de ferro, ambas em Minas Gerais, a construção de um mineroduto, com 525Km de extensão e a implantação do terminal no Porto do Açu, no Rio de Janeiro. 

O mineroduto sobe e desce serras cruza rios e passa por túneis em morros em seu longo percurso. Terá duas estações de bombeamento (uma na saída da mina, outra no KM 235) e  uma estação de válvulas no km 343.

O duto com diâmetro entre 24 a 26 polegadas cortará 25 cidades mineiras e 7 fluminenses.

A polpa que será enviada pelo duto tem a previsão de levar 85 horas e 14 minutos para cortar toda a extensão do mineroduto, ou seja, cerca de 3 dias e meio de viagem até chegar ao Porto do Açu, onde será filtrada para depois ser exportada. 

A capacidade de produção nominal é de 26,5 milhões de toneladas de minério de ferro por ano.

Planta de beneficiamento do Projeto Minas-Rio

Fontes:

www.metso.com.br

http://www.robertomoraes.com.br/2014/06/a-estrurura-do-mineroduto-e-suas.html

Artigo: RAMP UP DA MAIOR INSTALAÇÃO DE MOINHOS VERTIMILL DO MUNDO, D. B. MAZZINGHY*, H. G. D. TURRER, J. F. C. RUSSO e C. L. SCHNEIDER.

Merriam, K., Rotzinger, R., DeHart, I., Radziszewski, P., McDonnell, J., Assessing Vertimill Ultrafine Grinding Performance: The Gibraltar Mine Case, 47th Canadian Mineral Processors Conference, Ottawa, 2015.

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.