Metalurgia de processamento mineral

Processamento mineral, arte de tratar minérios brutos e produtos minerais, a fim de separar os minerais valiosos do desperdício de rocha ou ganga. É o primeiro processo que a maioria dos minérios sofre após a mineração, a fim de fornecer um material mais concentrado para os procedimentos da metalurgia extrativa. As operações primárias são trituração e concentração, mas existem outras operações importantes em uma moderna planta de processamento mineral, incluindo amostragem e análise e desidratação. Todas essas operações são discutidas neste artigo.

Amostragem e análise

Amostragem e análise de rotina da matéria-prima sendo processada são realizadas para obter as informações necessárias para a avaliação econômica de minérios e concentrados. Além disso, as fábricas modernas possuem sistemas de controle totalmente automáticos que realizam análises in-stream do material enquanto ele está sendo processado e fazem ajustes em qualquer estágio, a fim de produzir o concentrado mais rico possível ao menor custo operacional possível.

Amostragem

Amostragem é a remoção de um dado lote de material que é representativo do todo, mas de tamanho conveniente para análise. É feito à mão ou à máquina. A amostragem manual geralmente é cara, lenta e imprecisa, de modo que geralmente é aplicada apenas quando o material não é adequado para amostragem por máquina (minério viscoso, por exemplo) ou onde a maquinaria não está disponível ou é cara demais para instalar.

Muitos dispositivos de amostragem diferentes estão disponíveis, incluindo pás, amostradores de tubos e amostradores de máquinas automáticos. Para que essas máquinas de amostragem forneçam uma representação precisa de todo o lote, a quantidade de uma única amostra, o número total de amostras e o tipo de amostras colhidas são de importância decisiva. Um número de modelos matemáticos de amostragem foi desenvolvido para chegar aos critérios apropriados para a amostragem.

Análise

Depois que uma ou mais amostras são coletadas de uma quantidade de minério que passa através de um fluxo de material, como uma correia transportadora, as amostras são reduzidas para quantidades adequadas para análises posteriores. Os métodos analíticos incluem tamanho químico, mineralógico e de partículas.

Análises químicas

Mesmo antes do século XVI, eram conhecidos esquemas abrangentes de análise (medição do valor de) minérios, usando procedimentos que não diferem materialmente daqueles empregados nos tempos modernos. Embora os métodos convencionais de análise química sejam usados ​​hoje para detectar e estimar quantidades de elementos em minérios e minerais, eles são lentos e não são suficientemente precisos, particularmente em baixas concentrações, para serem totalmente adequados para o controle do processo. Como conseqüência, para obter maior eficiência, instrumentação analítica sofisticada está sendo usada em uma extensão cada vez maior.

Na espectroscopia de emissão, uma descarga elétrica é estabelecida entre um par de eletrodos, um dos quais é feito do material que está sendo analisado. A descarga elétrica vaporiza uma parte da amostra e excita os elementos na amostra para emitir espectros característicos. A detecção e medição dos comprimentos de onda e intensidades dos espectros de emissão revelam as identidades e concentrações dos elementos na amostra.

Na espectroscopia de fluorescência de raios X, uma amostra bombardeada com raios X emite radiação X fluorescente de comprimentos de onda característicos de seus elementos. A quantidade de radiação X emitida está relacionada à concentração de elementos individuais na amostra. A sensibilidade e a precisão desse método são baixas para elementos de baixo número atômico (ou seja, poucos prótons no núcleo, como boro e berílio), mas para escórias, minérios, sinters e pelotas, onde a maioria dos elementos está presente maior faixa de número atômico, como no caso de ouro e chumbo, o método tem sido geralmente adequado.

Análise mineralógica

Uma separação bem-sucedida de um mineral valioso de seu minério pode ser determinada por testes de líquidos pesados, nos quais uma fração de tamanho único de um minério moído é suspensa em um líquido de alta gravidade específica. Partículas com menos densidade que o líquido permanecem flutuando, enquanto partículas mais densas afundam. Várias frações diferentes de partículas com a mesma densidade (e, portanto, composição semelhante) podem ser produzidas, e os valiosos componentes minerais podem ser determinados por análise química ou por microscopia de seções polidas.

Análise de tamanho

Os minerais grosseiramente moídos podem ser classificados de acordo com o tamanho, passando-os por peneiras ou peneiras especiais, para as quais foram aceitos vários padrões nacionais e internacionais. Um padrão antigo (agora obsoleto) era a Série Tyler, na qual as telas de arame eram identificadas pelo tamanho da malha, medida em fios ou aberturas por polegada. Os padrões modernos agora classificam as peneiras de acordo com o tamanho da abertura, medida em milímetros ou micrômetros (10 a ⁶ metros).

Partículas minerais menores que 50 micrômetros podem ser classificadas por diferentes métodos de medição óptica, que empregam feixes de luz ou laser de várias frequências.

Cominuição

Para separar os componentes valiosos de um minério da rocha residual, os minerais devem ser liberados de seu estado intertravado fisicamente por meio de trituração. Por via de regra, a trituração começa esmagando o minério até um certo tamanho e termina triturando-o em pó, cuja finura final depende da finura da disseminação do mineral desejado.

Nos tempos primitivos, os trituradores eram pequenos pilões e morteiros operados à mão, e a trituração era feita por pedras de moinho torneadas por homens, cavalos ou energia hidráulica. Hoje, esses processos são realizados em trituradores e moinhos mecanizados. Enquanto a moagem é feita principalmente em condições secas, os moinhos de moagem podem ser operados tanto a seco quanto a úmido, sendo predominante a moagem a úmido.

Esmagamento

Alguns minérios ocorrem na natureza como misturas de partículas minerais discretas, como ouro em leitos de cascalho e córregos e diamantes em minas. Essas misturas requerem pouca ou nenhuma trituração, uma vez que os objetos de valor são recuperáveis ​​usando outras técnicas (decomposição do material de placer em lavadoras de toras, por exemplo). A maioria dos minérios, no entanto, é composta de massas de rochas duras e difíceis que devem ser esmagadas antes que os minerais valiosos possam ser liberados.

Para produzir um material triturado adequado para uso como alimentação de moinho (100% das peças devem ter menos de 10 a 14 milímetros ou 0,4 a 0,6 polegadas de diâmetro), a trituração é feita em etapas. No estágio primário, os dispositivos utilizados são principalmente britadores de mandíbula com aberturas de até dois metros. Estes moem o minério para menos de 150 milímetros, que é um tamanho adequado para servir como alimento para o estágio secundário de britagem. Nesta fase, o minério é triturado em trituradores de cone a menos de 10 a 15 milímetros. Este material é a alimentação do moinho.

Esmerilhamento

Nesta fase do processo, o material triturado pode ser ainda mais desintegrado em um moinho de cilindros, que é um recipiente cilíndrico construído com proporções variáveis ​​de comprimento e diâmetro, montado com o eixo substancialmente horizontal e parcialmente preenchido com corpos de retificação (por exemplo, pedras de pederneira), esferas de ferro ou aço) que são levadas a cair, sob a influência da gravidade, revolvendo o recipiente.

Um desenvolvimento especial é o moinho autógeno ou semiautógeno. Moinhos autógenos operam sem corpos de moagem; em vez disso, a parte mais grossa do minério simplesmente tritura a si mesma e as frações menores. Para os moinhos semiautógenos (que se espalharam), são adicionados 5 a 10% dos corpos de moagem (geralmente esferas de metal).

Trituração / moagem

Outro desenvolvimento, combinando os processos de britagem e moagem, é o britador de rolos. Consiste essencialmente em dois cilindros montados em eixos horizontais e acionados em direções opostas. Os cilindros são pressionados juntos sob alta pressão, para que a trituração ocorra no leito de materiais entre eles.