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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.
FLUIDOS NEWTONIANOS
F
FLUIDOS NEWTONIANOS
ÁreaA
Velocidadeu
ForçaF
z Fluido
FzAuF µ=
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
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)
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
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
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
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
Estabilidade e reologia de meios-densosg
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
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
60)
40pare
nte
(cP
)
aFerr
osilí
cio
Mag
netit
a
Qua
rtzo
20scos
idad
e ap
Gal
enaF
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
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
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
tipoi
se)
90 cio
cio
aren
te (c
en
60
90
Qua
rtzo
angu
lar
Qua
rtzo
esfé
rico
Ferr
osilí
cno
vo
Ferr
osilí
cga
sto
sida
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
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
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
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 ,
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.
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.
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
Limpeza Produtos
Separadores Magnéticos
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