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INFLUÊNCIA DA FREQUÊNCIA DE JIGAGEM NO
DESEMPENHO DO BENEFICIAMENTO DE
CARVÃO DA CAMADA BONITO, SC
Carlos Hoffmann Sampaio
Norton Ferreira Feil
Agosto/2011
III CONGRESSO BRASILEIRO DE CARVÃO MINERAL
INTRODUÇÃO
OBJETIVO METODOLOGIA
RESULTADOS
CONCLUSÃO
TÓPICOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
INTRODUÇÃO
Irapuá
Barro Branco (mais utilizado nas usinas e conhecido) e
Bonito.
Na região sul do Estado de Santa Catarina 3 camadas de carvão
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
A quase totalidade da produção da bacia carbonífera geração termelétrica no
Complexo Jorge Lacerda
Carvão Bonito apresenta alto NGM Dificuldade de beneficiamento em jigues
O carvão da Barro Branco possui
reservas reduzidas!! Empresas mineradoras e setores
interessados locais
Manter a atividade econômica na
região sul de Santa Catarina
Carvão proveniente da
camada Bonito
Avaliar a influência da freqüência de jigagem na
concentração gravimétrica do carvão ROM da camada Bonito,
com o fim de otimizar seu tratamento.
OBJETIVO
GERAL
Produto final com especificações exigidas pelo mercado consumidor:
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Teor de umidade < 10 %
Teor de cinzas < 43 %
Teor de enxofre ≤ 2,30 %
Teor de matéria volátil > 20 %
Usinas do Complexo Termoelétrico
Jorge Lacerda
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL ESTUDOS ANTERIORES
Fatores que afetam a estratificação do leito de um jigue:
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Graúdos
Leves
Graúdos
Pesados
Finos
Leves Finos
Pesados
Intervalo de frequência
para as frações finas
Intervalo de frequência
para as frações graúdas
Frequência
Am
plitu
de
Qualidade da alimentação
Amplitude
Frequência de pulsação
Espessura do leito
A.K. Mukherjee e B.K Mishra
LAPROM (Laboratório de Processamento Mineral) na UFRGS;
AMR (Aufbereitung Mineralischer Rohstoffe) na RWTH (Rheinisch-Westfälische
Technische Hochschule) - Aachen, Alemanha.
MATERIAIS E MÉTODOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL ETAPAS DO ESTUDO
O presente estudo foi desenvolvido em 3 etapas em laboratórios do Brasil e Alemanha:
1. Caracterizar tecnologicamente o carvão (UFRGS)
2. Investigar o efeito da frequência de pulsação no processo de jigagem (RWTH)
3. Comparar os resultados obtidos nos testes de afunda-flutua na UFRGS versus
jigue processado por batelada na RWTH identificar a frequência característica
para processamento do carvão (UFRGS)
Investigação o grau de liberação da matéria orgânica 50 mm; 9,5 mm e 2 mm
Ensaios densimétricos Curvas densimétricas e de NGM
Análise dos teores de cinzas e de enxofre total (somente nos resultados
promissores).
MATERIAIS E MÉTODOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL ETAPAS DO ESTUDO
Jigue processado por batelada
(Alljig)
Princípio de separação: diferença de densidades entre concentrado e ganga.
Chapa da base (crivada)
Nível 1
Nível 2
Nível 3
Nível 4
Nível 5
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
MATERIAIS E MÉTODOS
EQUIPAMENTO: ALLJIG
Carvão mineral: Camada Bonito, sul de Santa Catarina.
Cedido gentilmente pela Carbonífera Catarinense.
Granulometria usual do ROM (≈ 450 mm) de frentes de lavra (explosivos).
Coleta e preparação da amostra: Laboratório de Análise e Ensaios de Carvão
(LAEC) da SATC (Sociedade de Assistência ao Trabalhador do Carvão), localizada
no município de Criciúma, SC.
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
MATERIAIS E MÉTODOS
CARVÃO NO BRASIL
Os testes para caracterizar o carvão atenderam a seguinte sistemática:
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
MATERIAIS E MÉTODOS
METODOLOGIA - LAPROM
Amostra
Carvão ROM
-50 mm -9,5 mm -2 mm
50 x 2 mm
2 x 0,1 mm
-0,1 mm -0,1 mm
2 x 0,1 mm
9,5 x 2 mm
2 x 0,1 mm
-0,1 mm
Intervalo
investigado
Descartada
Fração levada
a ensaio
densimétrico
Análise da
massa e
cinzas
Britagem e
Classificação
Os três intervalos granulométricos estudados apresentaram a seguinte distribuição:
Ensaio granulométrico da amostra nas 3 faixas
Faixa (mm) Intervalos (mm) Massa (%) Massa acum. (%)
-50,0
-50,0 + 2,0 88,29 88,29
-2,0 + 0,1 9,94 98,23
-0,1 1,77 100,00
-9,5
-9,5 + 2,0 55,01 55,01
-2,0 + 0,1 40,22 95,23
-0,1 4,77 100,00
-2,0 -2,0 + 0,1 90,83 90,83
-0,1 9,17 100,00
METODOLOGIA - LAPROM
MATERIAIS E MÉTODOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
O carvão mineral da Camada Bonito estudado na Alemanha também foi fornecido
pela Carbonífera Catarinense, na granulometria usual do ROM, com a coleta e
preparação da amostra realizado pelo pessoal do Laboratório de Análise e Ensaios
de Carvão (LAEC).
MATERIAIS E MÉTODOS
CARVÃO NA ALEMANHA
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
METODOLOGIA - AMR
MATERIAIS E MÉTODOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Preparação da amostra para testes
Peneira 16 mm
P
+16 mm
-16 mm +2 mm
Peneira 2 mm
P
-2 mm
Circuito para
finos
Carvão ROM
Britador de
mandíbulas
Ensaios no
Alljig
-16 mm
METODOLOGIA - AMR
MATERIAIS E MÉTODOS III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Critério de investigação para as frequências de pulsação
Intervalo inicialmente analisado: 16 mm x 2 mm
Investigação da frequência específica de pulsação (Alljig)
Limites inferior e superior de frequências: 56 – 120 min-1
Variação: ± 8 min-1 (10 % da frequência inicial)
Divisão do intervalo 16 mm x 2 mm em 6,3 mm:
MATERIAIS E MÉTODOS
METODOLOGIA - AMR
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Peneira 6,3 mm
P
16 mm x 6,3 mm 6,3 mm x 2 mm
Alljig
Fração pesada
Fração leve Fração leve
Alljig
1ª. Amostra
16 mm x 2 mm
Reduzir o intervalo granulométrico e
Reduzir o formato lamelar das partículas
Melhoria na estratificação do leito
Ajuste na granulometria investigada (Alljig)
2ª. Amostra
Classificação em
6,3 mm e 2 mm
Alljig
Produtos
Análise do teor de
enxofre apenas
nos resultados
próximos da meta
-16 mm
16 mm x 6,3 mm
Análise da
recuperação
mássica e teor de
cinzas
MATERIAIS E MÉTODOS
METODOLOGIA - AMR
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
RESULTADOS
ESTUDO - UFRGS
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Curvas dos afundados e flutuados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Afu
nd
ad
o (
%)
au
mu
lad
o
Flu
tua
do
(%
) a
cum
ula
do
Teor de cinzas(%)
CURVAS DOS AFUNDADOS E FLUTUADOS
(FRAÇÕES -50 mm; -9,5 mm e -2 mm)
-50 mm + 0,1 mm
-9,5 mm + 0,1 mm
-2 mm + 0,1 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4
Flu
tua
do
(%
) a
cum
ula
do
Densidade (g/cm³)
CURVAS DENSIMÉTRICA E DE NGM (FRAÇÕES -50 mm, -9,5 mm e -2 mm)
-50 mm + 0,1 mm - NGM
-9,5 mm + 0,1 mm - NGM
-2 mm + 0,1 mm - NGM
-50 mm + 0,1 mm
-9,5 mm + 0,1 mm
-2 mm + 0,1 mm
Curvas densimétricas e de NGM
RESULTADOS
ESTUDO - UFRGS
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Frequência
88 min-1
Outros testes usando as
freqüências 80, 92, 104 e
120 min-1
6,3 mm x 2 mm
Frequência
96 min-1
Produtos
Teste com
leito de 5 níveis
16 mm x 6,3 mm
Segunda
amostra
Produtos
Freqüência
72 min-1
Freqüência
64 min-1
Primeira amostra
Teste com
leito de 5 níveis
Teste com leito
de 4 níveis
Teste com
leito de 5 níveis
Produtos
Teste com
leito de 5 níveis
Outros testes usando as
freqüências 56, 80 e
88 min-1
Produtos Produtos Teste com leito
de 4 níveis
RESULTADOS
ESTUDO - RWTH
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Investigação da frequência específica de pulsação (Alljig)
Intervalo 16 mm x 6,3 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
30 40 50 60
Flu
tua
do
acu
mu
lad
o (
%)
Teor de cinzas (%)
CURVAS DE FREQUÊNCIAS (FRAÇÃO 16 mm x 6,3 mm)
Frequência 88 - 4 níveis
Frequência 88 - 5 níveis
Frequência 96 - 4 níveis
Frequência 96 - 5 níveis
RESULTADOS
ESTUDO - RWTH
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
Intervalo 6,3 mm x 2 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
30 40 50 60
Flu
tua
do
acu
mu
lad
o (
%)
Teor de cinzas (%)
CURVAS DE FREQUÊNCIAS (FRAÇÃO 6,3 mm x 2 mm)
Frequência 64 - 5 níveis
Frequência 72 - 5 níveis
RESULTADOS
ESTUDO - RWTH
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Flu
tua
do
acu
mu
lad
o (
%)
Teor de cinzas (%)
CURVAS FLUTUADOS CINZAS
(-9,5 mm + 0,1 mm versus -16mm + 2 mm)
-9,5 mm + 0,1 mm - A/F
-16 mm + 2 mm - Alljig
Curvas dos flutuados no A/F e Alljig
RESULTADOS
ENSAIOS A/F x ALLJIG
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
CONCLUSÃO
Cada intervalo tem sua frequência específica de pulsação e amplitude 88 min-1 (fração maior) e
64 min-1 (fração menor)
A espessura do leito não deve superar os 12 cm nem ser inferior a 10 cm (acomodação da fração
mista), principalmente em intervalos maiores que 6,3 mm
No processo de jigagem, aconselha-se que se adote, sempre que possível, amplitude menor
deslocamento da fração mista a níveis superiores
Fração 9,5 mm x 0,1 mm (UFRGS) versus 16 mm x 0,1 mm (RWTH) massa de 37,3 % e teor de
43,5 % versus 34 % e 43,4 %
Os resultados dos testes em laboratório versus processo contínuo ≠s
Sistemática que permite adequar o equipamento ao carvão e não o contrário!
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
CONCLUSÃO
Intervalo
Massa
acum. no
teste (%)
Participação
da faixa na
alimentação (%)
Massa
acumulada
final (%)
Teor de
cinzas (%)
Teor de
enxofre
(%)
-16 mm + 6,3 mm 39,90 46,19 18,43 43,33 2,04
-6,3 mm + 2 mm 28,15 33,35 9,39 43,06 2,00
-2 mm + 0,1 mm 33,14 18,66 6,18 43,66 2,12
-0,1 mm -- 1,80 -- --
Total/Média -- 100,00 34,00 43,32 2,04
Resumo final
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
OBRIGADO
III
CONGRESSO BRASILEIRO
DE
CARVÃO MINERAL
RESULTADOS
TABELAS
CARBONÍFERA CATARINENSE - LAVADOR BOA VISTA - dados médios
Produto Intervalo Equipamento Massa
(%)
Massa
acum. (%)
Cinzas
(%)
Cinzas
acum. (%)
P1 25,4 x 1,6 mm jigue 32,76 32,76 48,47 48,47
P2 1,6 x 0,5 mm espirais 2,86 35,62 43,19 48,05
P3 0,5 x 0,15 mm espirais 1,53 37,15 55,64 48,36
Nível
Massa
no nível (%)
Massa no
nível
acum. (%)
Massa na
alimentação (%)
Massa na
alim.
acum. (%)
Teor de
cinzas (%)
Teor de
cinzas
acum. (%)
Teste de
enxofre
(%)
Nível 1 20,83 20,83 11,43 11,43 39,10 39,10 2,16
Nível 2 19,07 39,90 10,47 21,90 47,96 43,33 1,90
Nível 3 17,80 57,70 9,77 31,67 55,43 47,07 2,17
Nível 4 39,40 97,10 21,63 53,30 64,13 53,99 21,90
Passante na
tela crivada
do leito 2,90 100,00 1,59 54,89 74,93 54,60 2,83
Resultado do teste na freqüência 88 min-1 e altura 10 cm (4 níveis) – 1ª Amostra
RESULTADOS
TABELAS
Nível
Massa
no nível (%)
Massa no
nível
acum. (%)
Massa na
alimentação (%)
Massa na
alim.
acum. (%)
Teor
de
cinzas (%)
Teor de
cinzas
acum. (%)
Teor de
enxofre
(%)
Nível 1 12,27 12,27 6,74 6,74 35,78 35,78 2,48
Nível 2 12,22 24,49 6,71 13,45 41,14 38,45 2,63
Nível 3 14,25 38,74 7,82 21,27 51,56 43,28 2,01
Nível 4 16,40 55,14 9,00 30,27 65,33 49,84 2,06
Nível 5 37,56 92,70 20,62 50,89 73,20 59,30 26,07
Passante na
tela crivada
do leito 7,30 100,00 4,00 54,89 72,31 60,25 2,31
Resultado do teste na freqüência 88 min-1 e altura 11,5 cm (5 níveis) – 2ª Amostra
Nível
Massa
no nível (%)
Massa no
nível
acum. (%)
Massa na
alimentação (%)
Massa na
alim.
acum. (%)
Teor
de
cinzas (%)
Teor de
cinzas
acum. (%)
Teor de
enxofre
(%)
Nível 1 11,66 11,66 3,31 3,31 38,64 38,64 2,13
Nível 2 16,49 28,15 4,68 7,99 46,18 43,06 1,91
Nível 3 16,88 45,03 4,79 12,78 49,67 45,54 1,88
Nível 4 19,28 64,31 5,47 18,25 55,03 48,38 2,03
Nível 5 33,37 97,68 9,47 27,72 66,50 54,57 16,62
Passante na
tela crivada
do leito 2,32 100,00 0,64 28,36 80,59 55,17 1,98
Resultado do teste na freqüência 64 min-1 e altura 12,5 cm (5 níveis) – 1ª Amostra