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PRINCÍPIOS DE REOLOGIA
A separação de partículas no beneficiamento gravimétrico é influenciada pelas i d d fí i d í l d fl id d ãpropriedades físicas das partículas e do fluido de separação.
Além da densidade, a separação é significativamente influenciada pelas t í ti ló i d fl idcaracterísticas reológicas do fluido.
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FLUIDOS NEWTONIANOS
F
FLUIDOS NEWTONIANOS
ÁreaA
Velocidadeu
ForçaF
z Fluido
FzAuF µ=
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o de Bingham
udoplástico uF µ=
ante
- τ Plástico de
ano
Pseudop
µ aτ o dAdF /=τ dzd /uS =
zAµ
ão c
isal
ha
e
Newtoniano
µµ a Sτ µ=
Tens
ã
Dilatan
teFLUIDOS NEWTONIANOS:A VISCOSIDADE INDEPENDE DA
µ aFLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS:A VISCOSIDADE DEPENDE DATAXA DE CISALHAMENTO
TAXA DE CISALHAMENTO
Taxa de cisalhamento - STAXA DE CISALHAMENTO
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INTRODUÇÃO
Processo originalmente desenvolvido para o beneficiamento de carvões g pminerais de difícil lavabilidade
Instalação pioneira na Staatsmijnen da HolandaInstalação pioneira na Staatsmijnen da Holanda(Dutch State Mines)
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Requisitos necessários para materiais formadores de i dmeios-densos:
· Resistência à degradação por abrasão· Baixa abrasividade
R i tê i à ã· Resistência à corrosão· Elevada densidade· Facilidade de recuperação· Baixo custo· Baixo custo
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Materiais utilizados na preparação de meios-densos
Densidade do material 3
Densidade máxima 3
Granulometria Material puro (g/cm3) utilizada (g/cm3) típica utilizada
Ferrosilício(14-16% Si)
6,7 3,8 -210 µm( )Galena (PbS) 7,6 3,3 -210 µm
Magnetita (Fe3O4) 5,2 2,4 -45 µmg ( 3 4) , , µ
Pirita (FeS2) 5,2 2,4 -
Barita (BaSO ) 4 7 2 0 75 µmBarita (BaSO4) 4,7 2,0 -75 µm
Quartzo (areia) 2,6 1,4 425 x 150 µm
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Distribuições granulométricas de amostras de ferrosilício comercial
Tamanho (µm)
Atomizado Moído
Grosso Fino Ciclone Ciclone 48D 65D 100D 150D 270DGrossoEspecial
FinoEspecial
Ciclone 60
Ciclone 40
48D 65D 100D 150D 270D
+212 2–4 1–3 0 0 0–2 0–1 0–1 0–1 0
212+149 5–9 3–7 0–1 0 4–8 0–3 0–1 0–1 0
149+106 11–15 8–12 0–3 0 12–18 4–8 1–4 0–2 0–1
106+75 15–21 13–17 2–4 1–3 19–27 9–17 5–10 2–6 0–3
75+45 20–26 19–25 20–24 10–14 20–28 24–32 20–28 13–21 7–11
-45 32–42 42–50 60–78 82–90 27–35 47–55 61–69 73–81 85–89
-20 9–19 15–25 32–42 47–75 5–15 15–25 25–35 40–50 52–62
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A densidade do meio-denso formado é determinada pelas equações a seguir:equações a seguir:
ρ =100
C C+ ( )100( )
ρ
ρ
mm
sm
CC
=+ −
⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥100 ρ
ρm
v s vC C=
+ −( )100100
Onde:ρm é a densidade do meio-densoρs é a densidade dos sólidosCm e Cv são as percentagens de sólidos em massa e volume no meio-denso
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Estabilidade e reologia de meios-densosg
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3.0
3.5Pa
)
42 6% - 3,43 g/cm3
2.0
2.5
ham
ento
(P 42,6%
40% - 3,28 g/cm3
/cm3
1 0
1.5
ão d
e ci
salh
36% - 3,08 g/cm
30,3% - 2,73 g/cm3
2 41 g/cm3
0.5
1.0
Tens
ã 324,8% - 2,41 g
18,5% - 2,05 g/cm3
Efeito da concentração volumétrica de ferrosilício moído no
20 50 80 110 140 170Taxa de cisalhamento (s-1)
0.0
Efeito da concentração volumétrica de ferrosilício moído no comportamento reológico do meio-denso
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3.0
3.5a) 25% - 1,95 g/cm3
2.0
2.5
ham
ento
(Pa 2
22,5% - 1,86 g/cm3
/cm3
1.0
1.5
ão d
e ci
salh
20% - 1,76 g/cm
15% - 1,57 g/cm3
0 0
0.5Tens
ã
10% - 1,38 g/cm3
Efeito da concentração volumétrica de magnetita no comportamento
0 50 100 150 200 250 300Taxa de cisalhamento (s-1)
0.0
Efeito da concentração volumétrica de magnetita no comportamento reológico do meio-denso
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60)
40pare
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aFerr
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cio
Mag
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a
Qua
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20scos
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e ap
Gal
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0
Vis
Equação 4.9
1 2 3 4 5Densidade específica do meio-denso (g/cm3)
Efeito da densidade da polpa na viscosidade do meio-densoEfeito da densidade da polpa na viscosidade do meio-denso
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12cm
/min
)
Método de Concha-Almendra(4.4.4)
8
men
taçã
o (c
Galena4e
de s
edim
Quartz Ma
Ferrosilício
a
0Velo
cida
de
zo
Magnetita
1 2 3 4 5Densidade do meio-denso (g/cm3)
0V
Efeito da densidade da suspensão na velocidade de sedimentação doEfeito da densidade da suspensão na velocidade de sedimentação do meio-denso
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16
m/m
in)
100D
65D
48D
12
men
taçã
o (c
m
150D D
8
de d
e se
dim
270D
150D
4
Velo
cida
0D
1.7 2.0 2.3 2.6 2.9 3.2 3.5Densidade específica do meio-denso (g/cm3)
0
Influência da granulometria do ferrosilício na estabilidadeInfluência da granulometria do ferrosilício na estabilidade do meio-denso
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tipoi
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90 cio
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90
Qua
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Ferr
osilí
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de a
pa
30
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5íf
Visc
os
Densidade específica do meio-denso
Efeito da forma da partícula na viscosidade do meio-denso
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pois
e) 50
1 2 3 41 - Ferrosilício esférico + 10% finos de minério de manganês2 - Ferrosilício esférico + 5% caolinita3 - Ferrosilício esférico + 5% finos
aren
te (c
enti
30
40 de minério de manganês
4 - Ferrosilício esférico
cosi
dade
apa
20
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
Visc 10
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Densidade específica da polpa
Efeito da presença de contaminantes na viscosidade de meios-densos
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6
7
m/m
in
1 1 - Ferrosilício esférico2 - Ferrosilício esférico + 0,1% bentonita3 - Ferrosilício esférico + 5% finos minério manganês4 - Ferrosilício esférico + 5% caolinita
4
5m
enta
ção,
cm
2
2
3
dade
de
sedi
m
1
0
Velo
cid
3
4
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0Densidade específica da polpa
Ef it d d t i t t bilid d d i dEfeito da presença de contaminantes na estabilidade de meios-densos
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Influência da reologia no processo de separaçãoInfluência da reologia no processo de separação
P d i i 3 f i d ã dPodem existir 3 fatores que impedem a separação demateriais em processos a meio-denso:
•Inexistência de um Tensão Mínima de Cisalhamento quefaça a partícula movimentar-se em fluídos não-newtonianos;newtonianos;•Tempo Insuficiente para a separação das partículas;•Ação de Correntes Dispersivas, causando remisturas.ç p ,
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Influência da reologia no processo de separação
100
14,8 cP6,9 cP
60
80pa
rtiç
ão (%
)
29,5 cP
40
efic
ient
e de
p
0
20Coe
Efeito da viscosidade na separação de carvão 50x6 mm em
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Densidade relativa
0
Efeito da viscosidade na separação de carvão 50x6 mm em separador estático a meio-denso.
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Etapas do processo de separação em meio-denso
Os circuitos normalmente apresentam as seguintes etapas:
•Preparação da alimentação;
•Separação dos produtos flutuado e afundado no equipamento a meio-denso;
•Recuperação do material formador do meio-denso dos produtos separados;
•Regeneração da polpa de meio-denso.
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Preparação da alimentação(classificação granulométrica) Meio denso(classificação granulométrica) Meio-denso
FlutuadoAfundado Separação no equipamento
Separação do meio-densodo produto afundado(recuperação do meio-denso)
Separação do meio-densodo produto flutuado(recuperação do meio-denso)
Água de lavagem
Meio-denso
Lavagem do flutuadoLavagem do afundado
Produto final(afundado)
Produto final(flutuado)
Regulagemmeio-denso
Água de lavagem Meio-densoRegeneração do meio-denso
Rejeito finoÁgua nova
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Limpeza Produtos
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Separadores Magnéticos
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Regulagem da densidade do meio-denso
Método da diferença de pressões
Método Radiométrico
Pressão de ar
pressõesMeio-denso
Radiométrico
∆p Fonte de raios gama
Meio-denso
Bolhas de ar
Detector de raios gama
Detector de raios gama
raios gama
∆h
Diferença do sinal