Post on 31-Jan-2023
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Escola de Minas - Departamento de Engenharia de Minas
Pós-Graduação Lato Sensu em Beneficiamento Mineral
ALINE ROCHA RODRIGUES
ESTUDO DE CASO: MOAGEM SEMI-AUTÓGENA E DE BOLAS
OURO PRETO (MG)
2010
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
ALINE ROCHA RODRIGUES
ESTUDO DE CASO: MOAGEM SEMI-AUTÓGENA E DE BOLAS
Monografia apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Engenharia de Minas da
Universidade Federal de Ouro Preto, como
requisito para obtenção do título de
Especialista em Beneficiamento Mineral.
Orientador: Prof. Dr. Antônio Eduardo Clark Peres
OURO PRETO (MG)
2010
AGRADECIMENTO
Considerando esta monografia como resultado de uma caminhada, agradecer pode não
ser tarefa fácil, nem justa. Para não correr o risco da injustiça, agradeço de antemão a todos
que de alguma forma passaram pela minha vida e contribuíram para a construção de quem sou
hoje.
Um agradecimento especial ao orientador Prof. Antônio Eduardo Clark Peres pelo
incentivo, simpatia, contribuições teóricas e discussões sobre o andamento e normatização
desta Monografia de Conclusão de Curso.
E finalmente, a DEUS pela oportunidade e pelo privilégio que me foi dado em
compartilhar tamanha experiência e, ao freqüentar este curso, perceber e atentar para a
relevância de temas.
RESUMO
Os minerais são fatores importantes para a economia de uma nação e para a produção
industrial. Com o desenvolvimento da economia mundial e a necessidade da China por
minérios o cenário na área da mineração foi alterado, gerando aumento de preços e reativação
de minas. Devido a essa demanda, foi necessário investir em infra-estrutura, desenvolver a
indústria de equipamentos nacionais e o sistema de serviços, entre outras áreas.
Dentro desse contexto, e visto que o processo de moagem é determinante na
recuperação total e do retorno do investimento que pode ser alcançado em uma planta de
processamento de minério, pretende-se nesse trabalho fazer um estudo detalhado do tipo de
moagem a ser utilizada em uma Usina de Beneficiamento.
O objetivo da moagem é a liberação dos minerais individuais presos nos cristais de
rocha e produzir finos a partir de frações minerais. Esse trabalho apresentará uma descrição
mais detalhada sobre moinhos autógenos, semi-autógenos e de bolas expondo suas principais
características, tais como, diferenças principais, tipos de circuitos, revestimentos, corpos
moedores, variáveis operacionais (velocidade, grau de enchimento, percentagem de sólidos) e,
complementando a teoria, será realizado um estudo de caso do circuito da moagem do
Complexo Sossego que consiste de um moinho SAG com 38” de diâmetro e 22” de
comprimento seguido de dois moinhos de bolas com 22” de diâmetro e 32” de comprimento e
de dois britadores cônicos para rebritagem de pebbles.
Ao fim do trabalho serão apresentadas vantagens e desvantagens desse tipo de
moagem, bem como a relação com novas tecnologias como, por exemplo, a prensa de rolos.
Palavras-chave: Moagem, Moinho semi-autógeno, Moinho de bola, Complexo Sossego,
Prensa de Rolos
ABSTRACT
Minerals are important factors for the economy of a nation and for industrial
production. With the development of the world economy and due to China's increased need
for minerals, the status of the mining area was changed, generating a price increase and the
reactivation of mines. Due to this demand, it was necessary to invest in infrastructure,
developing the equipment industry and the national labor/support system, among other areas.
Within this context, since the grinding process is a determinant in full recovery and
return on investment that can be achieved in an ore processing plant, we intend to make this
work a detailed study of grinding to be used in a processing plant.
The objective of milling is the release of individual minerals trapped in rock crystals
and production of fine material from fracturing minerals. This work will present a more
detailed description of autogenous, semi-autogenous and ball mills outlining their main
features, such as major differences, types of circuits, coatings, grinding media, operating
variables (speeds, fill levels, percentage of solids) and complementing the theory, there will
be a case study of the Sossego complex milling circuit consisting of a SAG mill with a
diameter of 38‘and a length of 22" followed by two ball mills with diameters of 22’ and
lengths of 32’ and two cone crushers for the regrinding of pebbles.
At the end of the work the advantages and disadvantages of this type of grinding will
be presented and the relationship with new technologies such as, for example, the roller press.
Key-words: Grinding, Semi-autogenous mill, Ball mill, Sossego Complex, Roller Press
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 4.1 – O processo de compressão .............................................................................. 16
FIGURA 4.2 – O processo de impacto ................................................................................... 17
FIGURA 4.3 – O processo de abrasão (Fonte: Metso Minerals, 2002)..................................... 17
FIGURA 4.4 – Tamanho e Potência de redução dos diferentes moinhos.................................. 18
FIGURA 4.5 a – Representação esquemática de um moinho de bolas ..................................... 21
FIGURA 4.5 b – Representação esquemática de um moinho de bolas ..................................... 22
FIGURA 4.6 – Moinho de bolas Metso 22' x 36' 12.500 HP.................................................... 22
FIGURA 4.7 - Tipos de revestimentos de moinhos ................................................................. 24
FIGURA 4.8 - Tipos de revestimentos de moinhos ................................................................. 25
FIGURA 4.9 - Alimentadores Drum feeder, Spout feeder e Scoop feeder................................ 26
FIGURA 4.10 – Moinho de bolas com descarga por overflow................................................. 26
FIGURA 4.11 – Descarga por overflow – Grelha.................................................................... 26
FIGURA 4.12 – Moinho de bolas com descarga por transbordo .............................................. 26
FIGURA 4.13 – Descarga por transbordo – Disco crivado ...................................................... 27
FIGURA 4.14 – Peneiras Trommel ......................................................................................... 27
FIGURA 4.15 – Forma dos Corpos Moedores......................................................................... 28
FIGURA 4.16 – Material dos Corpos Moedores...................................................................... 28
FIGURA 4.17 – Efeito da forma do corpo moedor na função de quebra produto ..................... 30
FIGURA 4.18 - Efeito da forma do corpo na granulometria do produto................................... 30
FIGURA 4.19 – Velocidade de quebra em função do diâmetro das partículas para
diversos diâmetros de bolas..................................................................................................... 31
FIGURA 4.20 – Comportamento da carga de bolas................................................................. 32
FIGURA 4.21 – Circuito Aberto ............................................................................................. 37
FIGURA 4.22 – Circuito Fechado Direto ................................................................................ 37
FIGURA 4.23 – Circuito Fechado Reverso ............................................................................. 38
FIGURA 4.24 – Circuito Fechado Misto................................................................................. 38
FIGURA 4.25 – Representação Esquemática de um moinho semi-autogéno............................ 46
FIGURA 4.26 – Circuito da unidade piloto utilizada com minério de ouro na Mineração
RPM e ao lado sistema de alimentação do moinho .................................................................. 48
FIGURA 4.27 – Aparato para realizar teste Drop Weight Test ................................................ 49
FIGURA 4.28 – Circuito AG/SAG em estágio único .............................................................. 51
FIGURA 4.29 – Moagem autógena seguida de moagem de seixos (pebbles), circuito
(FAP) – 2 etapas de moagem .................................................................................................. 51
FIGURA 4.30 - Moagem autógena seguida de moagem com bolas, circuito (FAB) - 2
etapas de moagem................................................................................................................... 52
FIGURA 4.31 – Moagem semi-autógena seguida de moagem com bolas, circuito SAB -
2 etapas de moagem................................................................................................................ 52
FIGURA 4.32 – Moagem semi-autógena com britagem de seixos seguida de moagem
com bolas, circuito SABC - 2 etapas de moagem e 1 etapa de britagem................................... 53
FIGURA 5.1 – Fluxograma Usina do Sossego ........................................................................ 54
FIGURA 5.2 e 5.3 – Instalações da Moagem da Usina do Sossego.......................................... 57
FIGURA 5.4 - Moinho SAG do Sossego................................................................................. 58
FIGURA 6.1 – Desenhos esquemático de uma Prensa de Rolos .............................................. 67
FIGURA 6.2 – Rolos da Prensa de Rolos ................................................................................ 68
FIGURA 6.3 – Princípio de funcionamento de uma Prensa de Rolos....................................... 69
FIGURA 6.4 –Fluxograma de Processo utilizando Moinho SAG ............................................ 70
FIGURA 6.5 –Fluxograma de Processo utilizando Prensa de Rolos ........................................ 71
LISTA DE TABELAS
TABELA 4.I : Fator K ............................................................................................................ 29
TABELA 4.II : Distribuição de carga das bolas....................................................................... 30
TABELA 4.III : Velocidades recomendadas por Rowland ...................................................... 33
TABELA 4.IV : Grau de enchimento dos corpos .................................................................... 34
TABELA 4.V : Relação do tamanho da alimentação, tipo de moinho e percentagem de sólido 35
TABELA 4.VI : Fator de ineficiência em circuito aberto ........................................................ 40
TABELA 4.VII : Fator de eficiência do diâmetro do moinho .................................................. 41
TABELA 4.VIII : Valores de EF5 para diversos P80 .............................................................. 42
TABELA 5.I : Composição Mineralógica ............................................................................... 56
LISTA DE ABREVIATURAS
AG - Moagem autógena completa
SAG - Moagem semi-autógena
HPGR - High Pressure Grinding Rolls – Moinhos de rolos de alta pressão ou Prensa de rolos
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 12
2. OBJETIVO E RELEVÂNCIA...................................................................................... 14
3. REVISÃO DA LITERATURA...................................................................................... 16
3.1 Cominuição .................................................................................................................... 16
3.2 Moagem .......................................................................................................................... 20
3.2.1 Moinhos de bolas......................................................................................................... 21
3.2.2 Variáveis Operacionais................................................................................................ 32
3.2.2.1 Velocidade Crítica...................................................................................................... 32
3.2.2.2 Grau de enchimento .................................................................................................. 34
3.2.2.3 Percentagem de sólidos.............................................................................................. 34
3.2.3 Moagem úmida e seca ................................................................................................. 35
3.2.4 Circuitos Abertos e Fechados ...................................................................................... 36
3.2.5 Energia de Cominuição para Moagem........................................................................ 39
3.2.6 Moagem Autógena ...................................................................................................... 44
3.2.7 Moagem autógena completa (Full autogenous grinding – FAG)................................ 44
3.2.8 Moagem semi-autógena (Semi Autogenous Grinding - SAG)..................................... 45
3.2.8.1 Testes utilizados para dimensionar moinhos SAG..................................................... 49
3.2.9 Circuitos de moagem AG/ SAG ................................................................................... 50
4. ESTUDO DE CASO – SOSSEGO................................................................................. 54
4.1 Circuito de Cominuição (moagem SAG, moagem de bolas e rebritagem de pebbles) 56
4.1.1 A instalação................................................................................................................. 56
4.1.2 Moagem SAG .............................................................................................................. 58
4.1.3 Britagem de carga circulante ...................................................................................... 60
4.1.4 Moagem de bolas......................................................................................................... 63
4.2 Otimização do circuito do Sossego ................................................................................ 65
5. ALTERNATIVA A MOAGEM SAG............................................................................ 67
6. CONCLUSAO................................................................................................................ 74
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................... 76
12
1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, expressivos níveis de expansão estão sendo registrados pela
economia mundial, em grande parte impulsionada pelo crescimento de países como a China e
a Índia. Tal situação tem levado a uma forte demanda por minérios, uma matéria-prima
essencial para manter o crescimento, provocando uma verdadeira Revolução na indústria
mineraria.
Porém, para o sucesso na construção e na futura operação dos projetos depende de um
bom planejamento e desenvolvimento, o que aumenta a probabilidade do projeto gerar valor à
empresa e a seus acionistas. Projetos com baixa definição e baixa maturidade estão
diretamente associados a aumentos de CAPEX (investimento de capital) e aumento do prazo
de implantação, devido à re-trabalhos. Podem ainda não atingir a capacidade inicialmente
projetada, gerando menos receita è empresa e menor retorno aos acionistas.
Por isso, é aconselhável verificar a sensibilidade do projeto antes de decidir implantá-
lo, já que uma forte sensibilidade implica obviamente num maior risco de sucesso.
Visto que, para o beneficiamento mineral, o processo de moagem constitui um
significativo investimento de capital gastos e custos com exploração mineral é necessário uma
atenção especial, pois esse processo é crítico para a avaliação econômica das operações de
mineração.
A moagem, operação de cominuição que visa à obtenção de produtos com
granulometria inferior a ¾”, é um dos processos mais importantes e mais caros em uma Planta
de Beneficiamento, de acordo com Arthur Pinto Chaves e Antônio Eduardo Clark Peres
(2006) no custo de processamento de minérios de cobre, desde a mina até o embarque do
concentrado, esta operação unitária contribui com 40% dos custos totais, daí a importância de
13
se fazer a escolha adequada do tipo e forma de moagem a ser realizada, o que implica em
analisar todos os fatores de operacionais a econômicos.
A redução do tamanho do material e a correspondente liberação de minério para o
tratamento de minério é critico para todos os processos seguintes, sejam esses flotação,
separação gravimétrica / magnética / eletrostática, lixiviação, etc.
Além capital investido, custo de operação, automação requerida, eficiência do circuito,
e outras variáveis envolvidas para determinação de um moinho, em alguns casos é viável uma
avaliação de uma planta existente que contém características semelhantes a que se pretende
implantar, analisando vantagens e desvantagens do processo instalado, evitando reduzir
alguns erros de instalação e operação.
Portanto, quando da instalação de uma Usina é necessário realizar um estudo
detalhado do tipo de moagem a ser utilizada, pois esse processo é determinante na
recuperação total e do retorno do investimento que pode ser alcançado em uma planta de
processamento de minério.
14
2. OBJETIVO E RELEVÂNCIA
O objetivo desde trabalho é realizar um estudo do circuito de moagem de sulfetado de
cobre do Complexo Sossego de propriedade da VALE, implantada em 2004, formado por
duas cavas principais Sequerinho e Sossego, no qual está instalado um moinho semi-autógeno
SAG seguido de dois moinho de bolas, localizada em Canaã dos Carajás, sudeste do Pará.
Apesar de parecer ofuscada quando se fala de produção de cobre no Brasil em relação
com a produção de ferro e bauxita pode-se dizer que a produção de cobre tem relevância
mundial. Conforme dados da empresa VALE, a mesma investiu 383 milhões de dólares na
região de Sossego, onde se acredita ter um grande depósito de Cobre que terá uma produção
de 467, 000 toneladas por ano. Há também outras minerações que também contribuem para
aumento da produção de cobre como Salobo e Caraíba.
A seleção de um circuito de cominuição para um determinado minério é uma das
principais decisões para uma planta de beneficiamento. Isso está relacionado diretamente com
o capital investido e o custo de operação.
Segundo Wills (1992), 50% do custo operacional de uma planta é gasto na etapa de
cominuição (energia, corpos moedores e revestimento).
Por estes fatores citados anteriormente é sempre importante considerar durante a fase
de projeto o tipo de projeto se é um browfield ou greenfield, análises químicas e físicas das
características do minério e do circuito de alimentação (afeta o tamanho e a escolha dos
equipamentos de processo e o tempo gasto para o determinado processo), tamanho da planta,
localização, clima, acessibilidade, avaliação da água existente próximo à planta, energia
consumida durante o processo, entre outros fatores.
15
Portanto, este trabalho auxiliar os profissionais envolvidos na área e procurar
direcionar para a melhor escolha do processo que em muitos casos o desenvolvimento do
melhor circuito de cominuição para um certo minério não é simples e implica em permanentes
discussões.
16
3. REVISÃO DA LITERATURA
3.1 Cominuição
A palavra cominuição é derivada do latim comminuere que significa fratura. A forma
da fratura é função da natureza da partícula e do modo de aplicação da força. Os três
mecanismos principais para que esse processo ocorra são compressão para reduzir o tamanho
da partícula, impacto cinético entre o minério e o corpo moedor e abrasão/ atrito entre as
superfícies das partículas do minério ou da superfície das partículas do minério com a
superfície dos corpos moedores.
No processo de compressão (figura 4.1) a fratura ocorre com aplicação lenta da força,
de forma que, quando a partícula se quebra, o esforço é aliviado. Em geral, as forças de
compressão aplicadas são pouco superiores à resistência mecânica dos blocos rochosos ou
partículas. Resulta em partículas de grande diâmetro, com baixa geração de finos. Os
principais aparelhos são os britadores de mandíbulas, os britadores giratórios e cônicos e os
moinhos revolventes. Neles ocorre à compressão das partículas entre corpos moedores ou
entre as próprias partículas.
Figura 4.1 – O processo de compressão (Fonte: Metso Minerals, 2002)
17
No processo de impacto (figura 4.2) a fratura ocorre quando a força é aplicada de
forma rápida e em intensidade muito maior que a resistência da partícula. Resulta uma
distribuição granulométrica com predominância de partículas finas, mais eficiente em termos
energéticos. Os aparelhos de fragmentação são os britadores de impacto e a ação ocorre nas
áreas de impacto dos corpos moedores cadentes no interior dos moinhos revolventes.
Figura 4.2 – O processo de impacto (Fonte: Metso Minerals, 2002)
Já o processo de abrasão (figura 4.3) provoca o aparecimento de pequenas fraturas,
com geração de distribuição granulométrica apresentando partículas finas ao lado de
partículas cujo diâmetro original foi pouco reduzido. Esse processo caracteriza-se por ter
elevado consumo energético.
Figura 4.3 – O processo de abrasão (Fonte: Metso Minerals, 2002)
18
Geralmente nos equipamentos de fragmentação os três processos citados acima
acontecem simultaneamente, porém é comum encontrar em alguns equipamentos a
prevalência de apenas um dos mecanismos.
“No beneficiamento de minério, a cominuição é necessária para se obter uma
granulometria adequada ao processo de concentração utilizado, assim como para a
consecução de uma liberação adequada dos minerais a serem separados” (Beraldo, 1987).
Como parâmetro para o processo de cominuição definiu-se uma relação de redução
que representa a relação entre o diâmetro das partículas na entrada e na saída do processo
(equação 4.1). Como na maioria dos casos os produtos apresentam uma distribuição
granulométrica contínua, é necessário definir a granulometria por um parâmetro referente à
curva granulométrica. Geralmente utiliza-se como este parâmetro o diâmetro abaixo do qual
se situa 80% da massa de material (d80).
Relação de redução (RR) = (4.1)
A figura 4.4 mostra na teoria o tamanho e potência de redução dos diferentes moinhos.
Na prática, a redução do tamanho pela moagem é feita também em etapas otimizadas.
Figura 4.4 – Tamanho e Potência de redução dos diferentes moinhos (Fonte: Conhecimentos
Básicos em Processamento de Minerais, 2005)
19
Para os equipamentos de cominuição quanto maior a relação de redução, menor será a
eficiência energética para uma determinada máquina. Devido a esse fator e às limitações
geométricas e mecânicas de cada equipamento, são necessárias, na maioria dos casos,
operações subseqüentes de cominuição para se obter a redução desejada.
Os processos de cominuição podem ser realizados a seco ou a úmido dependendo de
alguns fatores técnicos e econômicos. As operações de cominuições primárias e secundárias
são normalmente realizadas a seco e compreendem as britagens, de primária a quartenária, já
a cominuição terciária, normalmente realizada a úmido, engloba as moagens. A moagem
úmida apresenta menor custo de investimento e menor custo operacional do que a moagem a
seco, porém em alguns lugares onde se tem carência de água não é propícia a instalação.
As etapas da cominuição podem ser realizadas em circuito aberto ou fechado. Na
maioria dos casos a etapas em circuito fechado são mais eficientes, porém as suas instalações
são mais caras em relação ao circuito aberto. Como regra usual deve-se operar o último
estágio de cada etapa de cominuição em circuito fechado e os demais em circuito aberto. Para
as instalações de moagem têm sido cada vez mais empregados os circuitos fechados
utilizando equipamento de classificação tais como peneira, classificadores espirais para a
moagem a úmido e classificadores pneumáticos e dinâmicos para a moagem a seco.
De acordo com JKMRC (1995), estima-se que 30 a 50% de toda a energia gasta em
uma planta de beneficiamento é consumida na etapa de cominuição, podendo esse valor
chegar a 70% para minérios muito competentes e/ou quando o grau de moagem requerido é
muito alto. Portanto, é necessário sempre um estudo sensato de qual a melhor forma de
utilizar a energia disponível e assim dimensionar um circuito de cominuição para se obter
melhores custos de investimentos e de operação.
20
3.2 Moagem
A moagem é o último estágio do processo de cominuição. Nela se obtém um produto
mais fino adequado à concentração ou a qualquer outro processo industrial seja o mesmo
utlizado para a pelotização, lixiviação, combustão, etc.
A moagem se aplica quando a redução do tamanho envolvida visa à obtenção de
produtos com granulometria inferior a 10 milímetros.
Os principais tipos de moinhos podem ser divididos em dois grupos:
Grupo 1: Moinhos revolventes ou tubulares (“Tumbling Mills” ou “Tube Mills”):
• moinhos de barras;
• moinhos de bolas;
• moinhos de “cylpebs”;
• moinhos de seixos;
• moinhos autógenos e semi-autógenos.
Grupo 2: Moinhos tipo “Fixed Path” (“Fixed Path Mills”)
• moinhos de rolos (“roller mills”);
• moinhos tipo mesa giratória (“bowl-mills”);
• moinhos tipo bola e capa ou tipo E (“E-type-mills”);
• moinhos tipo torre.
21
Como somente os moinhos de bolas e os semi-autógenos são alvos de estudo deste
trabalho, nos itens seguintes se faz uma descrição detalhada de ambos os processos.
3.2.1 Moinhos de bolas
Moinhos de bolas são cilindros que giram em torno de um eixo horizontal e utilizam
como corpo moedor bolas que podem ser de aço, fundidas ou forjadas, ou de ferro fundido. A
redução de tamanho é feita pela ação do impacto e da fricção das bolas ao girar o moinho
(figuras 4.5a e 4.5b).
Figura 4.5 a – Representação esquemática de um moinho de bolas
Figura 4.5 b – Representação esquemática de um moinho de bolas
22
Esses tipos de moinhos são as formas mais comuns de moinhos revolventes, pois
possuem uma ampla faixa de trabalho desde laboratórios até industriais. Esses moinhos são
usados tanto na moagem primária em instalações com mais de um estágio de moagem e com
alimentação até 20 mm, quanto em moagem secundária/ terciária sendo o primeiro estágio
constituído por moinhos de barras, autógenos ou semi-autógenos e em remoagens.
Figura 4.6 – Moinho de bolas Metso 22' x 36' 12.500 HP (Fonte: Metso, 2006)
O tamanho do moinho é expresso pela relação diâmetro/ comprimento, sendo que para
diâmetro considera-se a dimensão interna à carcaça e externa ao revestimento já para o
comprimento utiliza-se a medida interna aos revestimentos das tampas. Segundo Bond, para
moinhos com alimentação grossa (>1,2”), a relação L/D recomendada é 0,7 a 1:1; para
moinho primário, com alimentação mais fina (<1/2”), recomenda-se a relação L/D de 1 a 2:1.
No caso de moagem fina, como em moagem de cimento, a relação L/D excede 3:1 são
geralmente compartimentados sendo que em cada compartimento tem-se um diâmetro de
bolas.
Para manter o nível de eficiência nos moinhos algumas atitudes devem ser tomadas,
tais como: trabalhar com o máximo nível de carga moedora, máxima velocidade de trabalho
do moinho, alimentação com máxima finura, produto próximo à especificação, definir melhor
23
tamanho para reposição de corpos moedores, buscar máxima % de sólidos no underflow do
ciclone, buscar % de sólidos mínima na alimentação do ciclone, maximizar a capacidade da
bomba que alimenta a classificação e também treinamento e conscientização constante.
As carcaças dos moinhos são dimensionadas para suportar o impacto de cargas
pesadas e são feitas, normalmente de chapa de aço-carbono, calandrada e soldada. Em
moinhos maiores é comum existir uma ou duas janelas de inspeção na carcaça para
manutenção, substituição dos revestimentos e para complementação da carga moedora.
As cabeceiras ou tampas são fabricadas em aço fundido ou ferro fundido nodular, em
uma só peça, e são ligadas à parede lateral da carcaça por flanges aparafusados. Fazem parte
das tampas dois pescoços ou munhões que sustentam todo o moinho e giram dentro de
mancais, os quais são revestidos internamente por metal patente (babitt) ou de bronze. Os
moinhos industriais possuem diversos furos na carcaça para aparafusar o revestimento.
Os revestimentos nos moinhos são elementos de sacrifício para evitar o desgaste da
carcaça e reduzir o deslizamento da carga moedora dentro da carcaça. As placas de desgaste
usadas são metálicas, de borracha - porém devido ao seu custo alto são geralmente utilizadas
quando existe polpa corrosiva - e raramente de cerâmica ou de quartzito para usos muito
especiais. Para as placas metálicas deve-se usar uma proteção de borracha ou zinco entre as
placas e a carcaça para evitar o atrito entre as peças metálicas, entrada de partículas sólidas
entre o revestimento e carcaça e permitir uma boa aderência.
O tipo e a forma do revestimento são definidos de acordo com as condições de
operação, tipo, tamanho e velocidade dos moinhos, material a processar (se moagem fina
revestimento mais liso, moagem grossa revestimento mais rugoso), diâmetro e densidade dos
corpos moedores entre outros fatores.
24
Figura 4.7 - Tipos de revestimentos de moinhos (Fonte: Tratamento de Minérios, 2004)
Para definir o tipo de alimentação que será utilizada nos moinhos é necessário definir
se a operação será a seco ou a úmido e se circuito de moagem será aberto ou fechado. É
importante lembrar que a granulometria do material e a velocidade de alimentação também
são importantes para definir o tipo de alimentação. Na maioria dos casos se a operação for a
seco os moinhos geralmente são alimentados por um alimentador vibratório, já nas operações
a úmido utilizam-se geralmente três tipos de alimentadores.
Os alimentadores podem ser classificados como drum feeder (alimentador de tambor),
spout feeder (alimentador de tubo) e scoop feeder (alimentador de bico de papagaio) – (Figura
4.8). Quando se emprega classificador espiral e moinho pequeno a alimentação mais utilizada
é através de scoop feeder, dispensando o uso de uma bomba para elevação da polpa. Já
quando se emprega classificação em ciclones, o sistema mais utilizado é o spout feeder,
porém é necessário que os ciclones estejam dispostos a altura suficiente para garantir a
alimentação direta do moinho. De acordo com Manual de Britagem – Metso (2005) o
alimentador drum feeder é usado em via úmida e permite alimentação adequada mesmo
quando não existe elevação do material acima da linha do centro do moinho, já o spout feeder
garante fluxo eficiente do material, tanto em via úmida como seca, necessitando altura de
elevação suficiente do material. É necessário estudar onde é conveniente a aplicação de cada
alimentador de acordo com o projeto.
25
Figura 4.8 - Alimentadores Drum feeder, Spout feeder e Scoop feeder (Fonte: Manual da
Britagem- Metso, 2002)
Existem duas formas de descarga da polpa de moinhos de bolas: que poder ser
descarga por overflow (figuras 4.10 e 4.11) recomendada para moagem via úmida para
alimentações mais finas – alimentação máxima 10 a 14 mesh e produto aproximadamente 200
mesh e por transbordo/diafragma (figuras 4.12 e 4.13) recomendada para moagem via seca e
úmida para alimentações grosseiras ou quando se quer reduzir a geração de finos -
alimentação máxima < ½” e produto intermediário (via úmida) 65 – 100 mesh e fino (via
seca) 325 mesh. Normalmente quanto mais próxima da periferia da carcaça e da boca de
alimentação estiver situada à saída da polpa, mais rapidamente o material é descarregado, e
ocorre menos sobremoagem. Na descarga por overflow, usualmente o circuito é fechado, o
moinho possui uma extremidade de descarga aberta, o material escoa através do munhão em
decorrência da inclinação da polpa existente entre as aberturas de alimentação e de descarga, e
uma hélice reversa no revestimento do munhão de descarga retém as bolas no interior do
moinho, já na descarga por transbordo, usualmente o circuito aberto, existe na extremidade de
descarga deste moinho um disco crivado, em parte ou em toda a extensão do diâmetro,
munida de um conjunto elevador de descarga, que transporta o material até a abertura da
descarga pelo munhão. O disco/ grelha tem por finalidade reter bolas, fragmentos e material
grosso. Uma inclinação criada entre a abertura de alimentação e as ranhuras de descarga
facilita o escoamento de material.
26
Figura 4.10 – Moinho de bolas com descarga por overflow (Fonte: Metso Minerals, 2002)
Figura 4.11 – Descarga por overflow – Grelha
Figura 4.12 – Moinho de bolas com descarga por transbordo (Fonte: Metso Minerals, 2002)
27
Figura 4.13 – Descarga por transbordo – Disco crivado
A descarga do moinho, na maioria dos casos, vai para peneiras rotativas (trommel) que
possuem a superfície de peneiramento cilíndrica ou ligeiramente cônica, que gira em torno do
eixo longitudinal. O eixo possui uma inclinação que varia entre 4° e 10°, dependendo da
aplicação e do material nele utilizado. Podem ser operadas a úmido ou a seco. A velocidade
de rotação fica entre 35-40% da sua velocidade crítica (velocidade mínima na qual as
partículas ficam presas a superfície cilíndrica).
Figura 4.14 – Peneiras Trommel (Fonte: Metso, 2002)
28
As principais formas de corpos moedores para os moinhos de bolas são os corpos
cilíndricos – cylpebs e as bolas. Os cylpebs são peças metálicas cilíndricas ou tronco-cônicas.
Podem ser laminadas ou fundidas, desde que tenham resistência mecânica superior à de peças
mecânicas são limitados a 47 mm, abaixo desse valor deve-se utilizar bolas. As bolas são
fabricadas de aço forjado ou fundido, ou de ferro fundido ligado.
Figura 4.15 – Forma dos Corpos Moedores
Figura 4.16 – Material dos Corpos Moedores
Os corpos moedores são carregados pela boca de alimentação do moinho diariamente,
na quantidade necessária à manutenção do volume de carga requerido. Durante paradas
programadas é importante retirar de dentro do moinho os corpos moedores defeituosos de
modo que não afete o processo.
Cylpeb Bola
Cerâmica Zircônia Aço
29
O tamanho dos corpos moedores é um dos fatores que afetam a eficiência e a
capacidade do moinho e são em função do tamanho máximo da alimentação e o work índex
do material. O tamanho próprio das bolas a serem adicionadas num moinho em operação é o
tamanho adequado para quebrar as maiores partículas da alimentação. Entretanto, este
tamanho não pode ser muito grande, pois o número de contatos de quebra será reduzido assim
como a capacidade do moinho. Com auxílio da equação 4.2 estabelecida por Rowland, pode-
se calcular os diâmetros máximos dos corpos moedores.
,
B = diâmetro máximo das bolas em mm;
F = tamanho em que passa 80% da alimentação em mm;
Wi = índice de trabalho em kWh/t;
Sg= massa específica do minério em g/cm3;
%Vc= % da velocidade crítica;
D = diâmetro interno ao revestimento da carcaça em m;
K = fator variável com o tipo de moagem (ver Tabela 4.I).
Tabela 4.I : Fator K (Fonte: Manual da Britagem - Metso, 2002)
30
A tabela 4.II mostra a distribuição da carga de bolas para inicio de operação:
Tabela 4.II : Distribuição de carga das bolas (Fonte: Manual da Britagem- Metso, 2002)
A figura 4.17 apresenta o efeito da forma do corpo moedor na função de quebra e a
figura 4.18 apresenta o efeito da forma do corpo moedor na distribuição granulométrica do
produto. Observa-se que corpos cilíndricos, em comparação com as bolas, geram um produto
de granulometria mais uniforme.
Figura 4.17 – Efeito da forma do corpo
moedor na função de quebra produto
(Fonte: Moagem de Minérios em
Moinhos Tubulares, 1987)
Figura 4.18 - Efeito da forma do corpo na
granulometria do produto (Fonte: Moagem de
Minérios em Moinhos Tubulares, 1987)
31
A figura 4.19 mostra a variação da velocidade de quebra em função do diâmetro das
partículas para diversos diâmetros de bolas. Observa-se que a velocidade de quebra é
crescente até um determinado tamanho de partícula em que a velocidade de quebra chega ao
limite. É possível concluir que quanto menor o tamanho da partícula menor a velocidade, e
que quanto maior o diâmetro da partícula maior a velocidade, portanto é recomendável para
mistura de tamanho de partículas utilizar bolas de diversos tamanhos, sendo as maiores para
moer as partículas maiores e os menores para obter uma maior eficiência na moagem de
partículas finas.
Figura 4.19 – Velocidade de quebra em função do diâmetro das partículas para diversos
diâmetros de bolas (Fonte: Fonte: Moagem de Minérios em Moinhos Tubulares, 1987)
Para manter uma carga moedora sempre em boas condições é necessário sempre evitar
operar o moinho vazio ou só com água, evitar constantes paradas e partidas, manter o grau de
enchimento constante, manter a reposição de corpos moedores em função da potência, evitar
misturar corpos moedores de qualidade diferentes; realizar amostragens sistemáticas e
correção da carga, reclassificar a carga periodicamente, verificar a qualidade dos corpos
moedores e constantemente avaliar variações do minério.
32
3.2.2 Variáveis Operacionais
3.2.2.1 Velocidade Crítica
De acordo com BERALDO (1987) defini-se como velocidade crítica aquela na qual a
bola consegue atingir o ponto mais elevado do moinho sem se desprender da parede. Quando
o moinho encontra-se com um carregamento normal, a situação pode ser vista na figura 4.20:
Figura 4.20 – Comportamento da carga de bolas (Fonte: Moagem de Minérios em
Moinhos Tubulares, 1987)
• Zona A: os corpos moedores se movem uns sobre os outros em camadas
concêntricas
• Zona B: os corpos moedores rolam para baixo gerando moagem por choque.
33
• Zona C: os corpos moedores caem sobre o revestimento e as partículas
produzindo moagem por atrito.
Quando o moinho apresenta velocidades baixas à zona de catarata é anulada, portanto
o moinho opera em regime de cascata.
O tipo de revestimento também é um fator que altera o regime sendo que os mais
rugosos favorecem um regime de catarata já os mais lisos favorecem o regime de cascata.
A tabela 4.III mostra as velocidades recomendadas por Rowland para diversas
aplicações:
Tabela 4.III : Velocidades recomendadas por Rowland (Fonte: Moagem de Minérios em
Moinhos Tubulares, 1987)
34
3.2.2.2 Grau de enchimento
O grau de enchimento nos moinhos é a porcentagem do volume do moinho ocupado
com corpos moedores, incluindo espaços vazios entre os mesmos.
A maior capacidade do moinho é um grau de enchimento de 50%, porém na prática
esse valor varia de acordo com o tipo de moinho e o tipo de descarga. A tabela IV ilustra os
valores usuais de grau de enchimento.
Tabela 4.IV : Grau de enchimento dos corpos moedores (Fonte: Tratamento de Minérios,
2004)
3.2.2.3 Percentagem de sólidos
Os moinhos revolventes podem trabalhar a seco ou a úmido, porém a moagem mais
utilizada é a úmida, exceto quando existe alguma restrição. A granulometria da alimentação e
o tipo do moinho são os fatores principais que determinam à quantidade de água que irá
formar a polpa. A polpa muito diluída torna o processo da moagem pouco eficiente, pois
diminui as colisões de bolas com as partículas. Devido ao fato das partículas sólidas se
dispersarem na polpa, umas das conseqüências dessa polpa muito diluída é o aumento das
colisões entre bolas com bolas e bolas com revestimento, o que leva a um grande consumo de
metais na moagem.
35
Aumentando a quantidade de água há um aumento na eficiência de moagem com uma
redução considerável no consumo de bolas. Porém, esse aumento tem um ponto crítico onde a
eficiência começa a decrescer novamente. Portanto, a capacidade de moagem passa por um
ponto máximo que corresponde a uma determinada concentração de sólidos na polpa do
moinho. A Tabela 4.V mostra dados fornecidos por Taggart relacionando o tamanho da
alimentação, tipo de moinho e percentagem de sólidos.
Tabela 4.V : Relação do tamanho da alimentação, tipo de moinho e percentagem de sólido
(Fonte: Tratamento de Minérios, 2004)
A percentagem de sólidos eficiente é função da distribuição granulométrica da carga
circulante. Portanto, para otimizar a eficiência da moagem deve-se considerar em conjunto a
operação de moagem e classificação. A ausência de finos diminui a viscosidade da polpa e
piora o desempenho da moagem. Isso demonstra a necessidade de um eficiente controle de
carga circulante e que não tem sentido elevar-se a eficiência de classificação além de um certo
ponto.
3.2.3 Moagem úmida e seca
A moagem pode ser a seco ou a úmido dependendo do processo subseqüente e da
natureza do material a ser moído. Em alguns casos, onde os minérios são muito úmidos, o
36
custo de remoção da umidade para torná-los passíveis de moagem a seco pode ser proibitivo.
Por outro lado, em plantas localizadas no deserto ou em regiões secas, com redução nos
recursos de água, moagem a seco pode apresentar substanciais vantagens econômicas.
A moagem a úmido é mais utilizada em tratamento de minérios por ser a forma mais
econômica e mais adequada aos tratamentos posteriores e devido ao fato da água ser um
excelente meio de transporte, dissipador de calor. Algumas vantagens de se utilizar a moagem
a úmido são: menor consumo de energia em kWh/t, maior capacidade por unidade de volume
do moinho, torna possível o uso de peneiramento e classificação a úmido no controle do
produto, elimina o problema de poeira, torna possível o uso de meio de transporte simples
como calhas, bombas e canos.
Em resumo, pode-se afirmar que, na maioria dos casos, uma planta de moagem úmida
geralmente é menos onerosa para instalar e operar do que as plantas de moagem a seco. Esta
última geralmente resulta em um produto mais grosseiro, com uma menor trituração nas
frações mais finas, que pode ser de grande importância para a metalurgia.
3.2.4 Circuitos Abertos e Fechados
Os equipamentos de moagem geralmente nunca são utilizados sozinhos durante o
processo. Existem alguns estágios de redução do tamanho que são usados para transformar o
material gerado em processos anteriores até chegar à granulometria adequada. A seleção dos
equipamentos adequados é determinada pela granulometria de alimentação, o tipo de minério,
tonelagem etc.
Os circuitos utilizados para os moinhos podem ser abertos ou fechados e devem ser
avaliados juntamente com o tipo de moinho.
37
Em circuito aberto o material entra no moinho com uma velocidade tal que numa
passagem o material já fica no tamanho estabelecido. Esse processo é pouco utilizado, pois
não existe nenhum tipo de controle de distribuição de tamanho de material, além do mais
existe durante o processo a sobremoagem do produto. O material gerado é extremamente fino
e com algumas partículas acima do tamanho especificado. De acordo com Metso, 2006 esse
circuito é melhor utilizado quando houver outra etapa de moagem após o moinho em questão,
o índice de cominuição for pequeno, o material de alimentação já estiver fino e uma passagem
pelo moinho produzir os resultados desejados, o controle do tamanho de produto não for
crítico e o material acima da dimensão puder ser tolerado no produto (Figura 4.21).
Figura 4.21 – Circuito Aberto
Já o circuito fechado pode ser direto, reverso ou misto e deve ser utilizado quando o
controle de tamanho do produto for significativo para as operações subseqüentes. A diferença
principal em relação ao circuito aberto é a utilização de um equipamento de separação,
geralmente peneira vibratória (separação de partículas mais grosseira), classificador/ciclones
(separação de partículas mais finas) antes ou depois da moagem ou variações das duas etapas dos
equipamentos anteriores, utilizando dois moinhos em série. O que fica retido gera uma carga
circulante para adequar a distribuição granulométrica do produto (Figuras 4.22, 4.23 e 4.24).
Figura 4.22 – Circuito Fechado Direto
38
Figura 4.23 – Circuito Fechado Reverso
Figura 4.24 – Circuito Fechado Misto
Um aumento da carga circulante gera uma elevação na massa de sólidos no interior do
moinho e uma redução no tempo de residência das partículas e conseqüentemente uma
redução na geração de finos e a sobremoagem.
No circuito fechado a partícula pode retornar ao moinho diversas vezes até alcançar a
especificação e a carga circulante é percentagem de retorno sobre a alimentação nova do
moinho.
39
3.2.5 Energia de Cominuição para Moagem
Um dos primeiros passos para dimensionamento de um moinho é descobrir a energia
necessária para produzir a moagem desejada. Um dos índices utilizados nas condições mais
comuns de operação para determinação da energia de cominuição é o de Bond, o objetivo
desse teste é determinar o WI (Word Index) que é definido por:
, onde (4.3)
W = kWh/st;
Wi = Índice de trabalho;
P = tamanho do produto em µm no qual 80% passam;
F = tamanho da alimentação em µm no qual 80% passam.
De acordo com Tratamento de Minérios (2004) a energia determinada pela equação
(4.3) é para as seguintes condições específicas:
• Moinho de barras: a úmido, circuito aberto, num moinho de 2,44 m de diâmetro
interno ao revestimento.
• Moinho de bolas: a úmido, circuito fechado com classificador espiral, num
moinho de 2,44 metros de diâmetro interno ao revestimento e carga circulante de
250%.
• Energia calculada: é a energia requerida no eixo do pinhão do moinho, a qual
inclui as perdas nos mancais e nas engrenagens do pinhão. Não inclui as perdas no
motor ou em qualquer outro componente, tais como redutor e embreagens.
À medida que as condições específicas se modificam torna-se necessário introduzir
fatores de correção. Alguns deles foram desenvolvidos pelo próprio Bond, mas a maioria foi
desenvolvida por Rowland e são chamados de fatores de correção de Rowland.
40
• EF1 - moagem a seco: quando a moagem for a seco deve-se multiplicar o valor do
W por 1,3 que exprime o fato que a moagem a seco é 30% menos eficiente.
• EF2 - Circuito aberto em moinho de bolas: a moagem de bolas em circuito aberto
requer uma energia extra quando comparada ao circuito fechado. Na Tabela 4.VI
encontra-se o fator de ineficiência determinado relacionado-se a percentagem
retida na malha de controle.
Tabela 4.VI : Fator de ineficiência em circuito aberto (Fonte: Tratamento de Minérios, 2004)
• EF3 - Diâmetro do moinho
A Tabela 4.VII fornece os valores de EF3 para os moinhos mais comuns.
Esse fator só pode ser calculado após a escolha prévia do moinho.
41
Tabela 4.VII : Fator de eficiência do diâmetro do moinho (Fonte: Tratamento de Minérios,
2004)
• EF4 - Fator de alimentação com tamanho excessivo – Fator de oversize:
Se F< Fo, EF4 não é aplicado. Caso contrário multiplica-se W por:
, onde (4.4)
RR = razão de redução =
Fo = tamanho ótimo da alimentação
42
Para moinho de barras: (4.5)
Para moinhos de bolas: (4.6)
• EF5 - Fator de finura, considera-se a energia adicional para moagens
extremamente finas (d80 menores que 200 # ou 0,074mm).
Tabela 4.VIII : Valores de EF5 para diversos P80 (Fonte: Tratamento de Minérios, 2004)
Quando os seus valores não se enquadram nessa tabela, usa-se a equação:
(4.7)
• EF6 - Relação de redução no moinho de barras
Este fator deve ser aplicado a moinho de barras, em circuito aberto, sempre que a
relação de redução estiver fora do intervalo RRo – 2 < RR < RRo + 2, sendo RRo a relação
ótima de redução definida como:
(4.8)
Sendo L o comprimento das barras e D o diâmetro do moinho interno ao revestimento.
43
Tem-se então:
(4.9)
Peres e Machado (2009) detectaram um erro de superdimensionamento quando
ocorrem concomitantemente valores de WI inferiores a 7 kWh/st e a aplicação de EF6. Nesta
situação, ou seja, WI < 7,0 e RR> = RR0 +2 ou RR <=RR0 – 2, usar EF6 = 1,2.
• EF7 - Relação de redução no moinho de bolas
A equação é:
(4.10)
Esta equação só deve ser usada quando a relação de redução no moinho de bolas
for menor que 6.
A segunda equação é fornecida pelo Manual da Faço.
• EF8- Fator de ineficiência para moinho de barras, serve para compensar a
diferença entre as potências calculadas pelas fórmulas e as potências consumidas
na realidade.
a) Para moinhos de barras único
a1 – circuito aberto EF8 = 1,4
44
a2 – circuito fechado EF8 = 1,2
b) Moinho de barras em circuito barra/bolas
b1 – circuito aberto EF8 = 1,2
b2 – circuito fechado EF8 = 1
3.2.6 Moagem Autógena
O termo autógeno pode ser interpretado como o que faz por si próprio (autos=próprio,
genos= produção) e pode ser classificada em dois principais tipos:
3.2.7 Moagem autógena completa (Full autogenous grinding – FAG)
Nesse tipo de moagem o minério deve conter quantidade suficiente de pedaços
competentes para atuarem como corpos moedores. O minério que geralmente vem da mina
sem nenhuma, ou com pouca britagem é alimentado todo no moinho que utiliza o próprio
minério como corpo moedor.
45
Tabela 4.X : Resumo das características da moagem autógena (Fonte: Principles of Mineral
Processing)
3.2.8 Moagem semi-autógena (Semi Autogenous Grinding - SAG)
A moagem semi-autógena (SAG) tem a flexibilidade de tratar vários tipos de minérios,
principalmente, aqueles que encerram baixo índice de competência para esse processo de
moagem. No caso da moagem autógena, isto não acontece, pois o processo exige do minério
um índice de moabilidade mais elevado.
47
Esse tipo de moagem resulta quando uma pequena quantidade de bolas de aço, 3% a
20% do volume do moinho, é adicionada ao moinho. Para facilitar a fragmentação de uma
fração mais resistente à moagem que tem tendência a manter-se muito tempo no moinho, ou
retornar várias vezes do classificador como carga circulante. São ideais para a moagem grossa
de minérios úmidos para preparar a alimentação para uma moagem final em moinhos de
bolas. São também usados para moagem em estágio único atingindo, nesta etapa, a
granulometria final desejada.
Como a densidade do minério é mais baixa que a das bolas, estes moinhos necessitam
maiores volumes e/ou maiores velocidades do que os moinhos de bolas correspondentes.
A adição de uma pequena quantidade de bolas pode alterar consideravelmente o
desempenho do moinho, influenciando diretamente na capacidade, nos custos de operacionais
e na eficiência energética.
A moagem SAG tem uma predominância dos processos de compressão e impacto,
gerando um produto mais grosso comparado ao da moagem AG, que tem predominância de
abrasão, gerando partículas finas, porém este processo caracteriza-se por ter elevado consumo
energético.
Conclui-se que a moagem SAG tem uma eficiência energética maior permitindo um
fluxo maior de material em um determinado intervalo de tempo, que é mais significante do
que o acréscimo de bolas utilizadas no moinho que, como já foi dito anteriormente, também
aumenta a energia gasta pelo mesmo.
48
Figura 4.26 – Circuito da unidade piloto utilizada com minério de ouro na Mineração RPM e
ao lado sistema de alimentação do moinho (Fonte: Estudo de moagem semi-autógena (SAG)
com minério de ouro da RPM, 2002)
Existem alguns minérios que não se adaptam a moagem autógena devido à facilidade
de quebra das frações grossas levando a carga do moinho, em pouco tempo, a não ter mais
corpo moedor. Então, pode-se dizer que o minério não tem competência para a Moagem
Autógena.
Segundo Turner (1982), a moagem autógena e semi-autógena alcançou
reconhecimento mundial como meio de redução de custos de investimento e operacionais e,
dessa forma, o uso destes moinhos deve ser estudado em qualquer novo projeto.
Em muitos circuitos de moagem AG/SAG é utilizada a rebritagem de pebbles, quando
o material dentro do moinho chega a um determinado tamanho crítico, onde é grande para ser
moído e pequeno para moer outros corpos e acaba tornando-se carga circulante. Porém, a
formação de pebbles é reduzida na moagem SAG, devido à utilização das bolas, daí um dos
fatores do desuso da moagem AG.
Mas, em alguns casos é necessário utilizar, após a saída do material do moinho SAG,
peneiras cujo retido vai para britadores, e que alimenta novamente o moinho.
49
3.2.8.1 Testes utilizados para dimensionar moinhos SAG
Pereira (2004) estudou a moagem SAG e o seu dimensionamento que pode ser feito
pelos testes Drop Weight Test (DWT) e SPI (SAG Power Index).
O primeiro teste DWT foi desenvolvido no centro de pesquisas australiano Julius
Kruttschnitt Mineral Research Center (JKMRC) como um meio de determinar as
características de ruptura de uma amostra de minério e cálculo da energia que é necessária
para a quebra de uma partícula em um moinho SAG.
De acordo com Pereira (2004), o aparato para realizar o teste consiste de um peso de
aço ligado a dois trilhos e envolto em uma cobertura de plástico transparente, conforme figura
4.27. Um guincho elétrico é utilizado para elevar ou abaixar a altura do peso até um valor
conhecido. O peso é então liberado e cai em queda livre para cominuir uma única partícula
posicionada sobre uma placa de aço. Variando-se a altura, assim como a massa do peso, uma
grande variedade de valores de energia pode ser aplicada à partícula. O Drop Weight Test é
realizado em cinco faixas granulométricas, cada faixa com três níveis de energia diferentes.
Dessa forma tem-se 15 combinações de tamanho e energia.
Figura 4.27 – Aparato para realizar teste Drop Weight Test
50
Já o segundo teste, SPI, foi desenvolvido pela MinnovEX Technologies, empresa
canadense. O teste é feito com 2 kg de minério em um moinho SAG padrão com 30 cm de
diâmetro, 10 cm de comprimento e uma quantidade de 15% de bolas do seu volume interno, o
procedimento é adequado para obter 100 % passante em 19 mm e 80 % passante em 12 mm.
O SPI é o tempo de moagem (em minutos) para moer uma amostra até que ela se reduza até
80 % passante em 1,70 mm.
Os resultados de ambos os testes podem ser usados para testar as alterações no
minério, tamanhos de classificação, tamanho de bola de alimentação, examinar as
configurações dos diversos circuitos, refinar a seleção do equipamento e desempenho entre
outras características do minério e do moinho.
3.2.9 Circuitos de moagem AG/ SAG
A grande maioria das instalações de moagem de minério são realizadas em circuito
fechado, que apresenta sobre a moagem em circuito aberto uma série de vantagens, entre as
quais: melhor controle da granulometria do produto, em especial melhor controle do diâmetro
máximo do mesmo; obtenção de produto com curva granulométrica em faixa mais estreita;
menor produção de ultrafinos causados por sobremoagem; maior produção do moinho e
menor consumo energético por tonelada de produto moído.
Nos circuitos utilizam-se também classificadores que recebem o material do moinho e
o separam em dois produtos: grosso, constituído pela fração da alimentação que retorna ao
moinho, também chamado de carga circulante; e fino, que corresponde ao produto final do
circuito da moagem.
51
As figuras 4.28 a 4.32 mostram alguns tipos de circuitos AG/ SAG:
• Circuito AG/ SAG em Estágio Único
Figura 4.28 – Circuito AG/SAG em estágio único (Fonte: Delboni, 2006)
• Circuito AG – Seixos (FAP)
Figura 4.29 – Moagem autógena seguida de moagem de seixos (pebbles), circuito (FAP) – 2
etapas de moagem (Fonte: Delboni, 2006)
52
• Circuito AG – Bolas (FAB)
Figura 4.30 - Moagem autógena seguida de moagem com bolas, circuito (FAB) - 2 etapas de
moagem (Fonte: Delboni, 2006)
.
• Circuito SAG – Bolas (SAB)
Figura 4.31 – Moagem semi-autógena seguida de moagem com bolas, circuito SAB - 2 etapas
de moagem (Fonte: Delboni, 2006)
53
• Circuito SAG – Britador de Reciclo - Bolas (SABC) – Padrão Industrial
Figura 4.32 – Moagem semi-autógena com britagem de seixos seguida de moagem com bolas,
circuito SABC - 2 etapas de moagem e 1 etapa de britagem (Fonte: Delboni, 2006)
54
4. ESTUDO DE CASO – SOSSEGO
Descoberta em 1997, com investimentos de aproximadamente 1,2 bilhões de reais, foi
a primeira usina da Vale a operar um moinho SAG para processar minério de cobre e ouro. O
Projeto Sossego compreende um complexo mineiro para lavra, beneficiamento de minério de
cobre e para o transporte do concentrado produzido. A mina e instalações de beneficiamento
estão localizadas na região denominada Sossego, no município de Canaã dos Carajás, a cerca
de 80 km de Parauapebas, no estado do Pará. As instalações do Projeto Sossego são
destinadas a produzir concentrado calcopirítico de cobre, com teor médio de 30% de cobre, a
partir do processamento estimado de 15 milhões t/ano de minério (base seca), com teor médio
de 1% de cobre, lavrado nas minas de Sequeirinho e Sossego que juntas formam reservas de
aproximadamente 240 milhões de toneladas de minério de cobre.
Figura 5.1 – Fluxograma Usina do Sossego (Fonte: NANKRAN et al, 2009)
O processo de extração de cobre é realizado a céu aberto, em bancadas, com atividades
de desmonte, carregamento e transporte de minério e estéril, com equipamentos de grande
porte, como escavadeiras e caminhões fora-de-estrada, com capacidade para 240 toneladas.
55
Depois da lavra, o minério é levado a um britador que reduz o tamanho de cada
unidade extraída. Esse material chega por um transportador de correia de 4 km até a pilha de
estocagem de minério britado, que está localizada perto das Instalações de Beneficiamento.
Nas Instalações de Beneficiamento, a polpa passa pelo circuito de cominuição
(moagem primária SAG, rebritagem de pebbles e moagem de bolas) e vai para a etapa de
ciclonagem, onde é classificada de acordo com o tamanho das partículas. Segue para tanques
de 160m³ onde a adição de alguns reagentes dá origem à etapa de flotação – retirada de
excesso de impurezas- (células mecânicas para a flotação rougher e flotação scavenger do
cleaner e colunas para a flotação cleaner), remoagem do concentrado rougher (moinhos
verticais). Em seguida, inicia-se o processo de desaguamento, realizado no espessador. A
maior parte da água é retirada e, posteriormente, passa por filtragem, onde o concentrado
atinge a umidade ideal para seu transporte e estocagem (pilha cônica com de cerca de 5.000 t,
em galpão fechado).
Para o embarque ferroviário do concentrado, o empreendimento conta ainda com a
instalação do Terminal Ferroviário para recebimento, estocagem em galpão fechado e
embarque do concentrado, em Parauapebas. O Terminal de Paraupebas tem a função de
entreposto comercial, com facilidades para a recepção e estocagem de insumos (reagentes,
corpos moedores, óleo diesel, explosivos e acessórios) além de servir como ponto de apoio
para o transporte de concentrado que segue de trem pela Estrada de Ferro Carajás até o
Terminal Marítimo de São Luís, onde é embarcado para o mercado brasileiro e mundial.
A tabela 5.I mostra a composição mineralógica “típica” do concentrado:
Tabela 5.I : Composição Mineralógica (Fonte: ECM - Projeto Sossego, 2003)
Mineral Composição (%)
Calcopirita 83
Bornita 4
Calcosita < 1
56
Covelita < 1
Plagioclásio 1
Anfibólio 3
Pirita 3
Dorita 3
Quartzo < 1
O rejeito gerado vai, por gravidade, para a barragem de rejeitos, onde é feita a
captação de água de processo, que é bombeada para um reservatório elevado, a partir do qual
será distribuída para os pontos de consumo.
4.1 Circuito de Cominuição (moagem SAG, moagem de bolas e rebritagem de
pebbles)
4.1.1 A instalação
A moagem SAG e de bolas fica instalada em um prédio de estruturas metálicas, com
fundação em concreto armado, com cerca de 39m de largura e comprimento total de 90 m, e
de 36 m de altura na região central.
O prédio possui inclinação de 3% e 6% para drenagem industrial, o que é drenado vai
para bombas de poços que realizam o bombeamento para a caixa de alimentação da
ciclonagem, em caso de queda de energia ou quando a capacidade das bombas é excedida,
este excesso é transbordado até o sistema de drenagem industrial e conduzidos, em última
instância, para a barragem de rejeitos.
57
O prédio tem pontes rolantes de 105 t, 65 t e 10 t para atender respectivamente ao
moinho SAG, aos moinhos de bolas e as baterias de hidrociclones e possui espaço para acesso
de caminhões até o piso inferior, para manutenção, limpeza e retirada de peças.
Figura 5.2 e 5.3 – Instalações da Moagem da Usina do Sossego (Fonte: ECM - Projeto
Sossego, 2003)
O circuito de rebritagem é constituído por duas unidades operacionais, o sistema de
extração de sucatas e a britagem propriamente dita, interligadas pelos transportadores de
correia.
O prédio do sistema de extração de sucatas é de estruturas metálicas, sem cobertura ou
tapamento, com fundações em concreto. Possui 8 m de largura e 25,2 m de comprimento, com
um nível operacional para o transportador e os extratores de sucata.
O prédio da britagem é de estruturas metálicas, porém com cobertura e tapamento,
com fundações em concreto sobre rocha. Possui 16 x 24 m de área e 22 m de altura, do piso
até o topo da monovia e uma ponte rolante de 25 t para manutenção dos britadores. E é
destinado a abrigar o silo de alimentação, os alimentadores e os britadores de cone.
58
4.1.2 Moagem SAG
O circuito de cominuição que consiste de uma moagem SAG/moagem de bolas e
rebritagem de pebbles – linha SABC - é destinado a receber o produto da britagem primária,
com tamanho 80 % passante em 152 mm e gerar um produto granulometricamente compatível
com a alimentação da flotação, com tamanho 80 % passante em 0,21mm.
Figura 5.4 - Moinho SAG do Sossego (Fonte: ECM - Projeto Sossego, 2003)
A moagem primária semi-autógena (moagem SAG) opera em circuito fechado a
rebritagem de pebbles através do oversize em malha de 13 mm do peneiramento que recebe a
descarga do SAG. O undersize de 13 mm alimenta o circuito reverso de moagem de bolas e
hidrociclones.
O circuito de moagem primária consiste de uma linha única de moagem de alta
eficiência, na qual se tem instalado de um moinho SAG de 11,6 m (38 pés) de diâmetro por
6,4 m (21 pés) de comprimento efetivo para moagem (EGL), ou 6,7 m (23 pés) de
comprimento total.
59
Dotado de um motor com uma potência instalada de 20MW, utiliza-se um motor de
velocidade variável, do tipo “wrap around”, com acionamento “gearless”. O moinho opera
entre 74 e 80 % da sua velocidade crítica, com carga de bolas operacional prevista em 14 %,
para um volume operacional total de 32 %.
O sistema de lubrificação do moinho SAG é inteiramente automático. O sistema de
resfriamento do óleo lubrificante é em circuito fechado, com o uso de torres de resfriamento.
A água resfriada é bombeada para o sistema dos moinhos através de duas bombas
operacionais e uma reserva. Estas torres atenderão ao moinho SAG e aos moinhos de bolas. Já
o resfriamento do motor e do ciclo-conversor do moinho SAG é feito através das duas
unidades de resfriamento do tipo Chillers, que operam em paralelo. O sistema de resfriamento
é posicionado ao tempo, ao lado do prédio da moagem.
O moinho é alimentado por um transportador de correia 2202-TC-01, que recebe a
retomada da pilha, a partir de 03 alimentadores de esteira com velocidade variável, e também
pela carga circulante (pebbles britados). O transportador de alimentação do moinho é dotado
de sistema de lavagem, com sprays de água, que é recolhida por calhas e conduzida para a
alimentação do moinho SAG, no transportador existe uma balança e respectivo guincho para
manutenção e aferição.
O transportador 2202-TC-01 além de alimentação do moinho SAG, faz a reposição de
bolas. As bolas são descarregadas em uma caixa de concreto, com 200 t de capacidade. Um
alimentador rotativo 2251-AL-01 dosa as bolas no transportador.
A dosagem de bolas é calculada turno a turno, dosando-se a quantidade em gramas por
toneladas alimentadas no turno. O valor de gramas por tonelada é previamente estipulado
conforme o consumo do moinho, ou seja, conforme o DWT do minério alimentado.
60
A descarga do moinho SAG alimenta uma peneira vibratória horizontal 2251-PN-
01/01R, tipo LH, 3,66 m de largura x 7,32 m de comprimento (12 x 24 ft), de dois decks,
malhas de 38 x 38 mm e 13 x 25 mm, respectivamente, no 1º e 2º decks, sendo o 1º deck para
alívio. Em ambos os decks são utilizados telas de borracha e o peneiramento é a úmido, com a
adição de cerca de 248 m3/h nos sprays da peneira.
O sistema de descarga do moinho SAG (alimentação da peneira) é feito através do
desviador 2251-DV-02, o que permite que a entrada em operação da peneira reserva e a sua
alimentação seja feita de forma automática, através da abertura e fechamento das válvulas
guilhotina do desviador, que são dotadas de um sistema hidráulico para o seu acionamento.
4.1.3 Britagem de carga circulante
O material com granulometria + 13 mm é retido nos dois decks da peneira e
constituem a carga circulante da moagem SAG (pebbles), que é conduzida para o sistema de
rebritagem de pebbles através do transportador móvel 2321-TC-01, e que transfere este
material para um transportador flexowell 2301-TR-01.
Este produto é constituído por partículas de tamanho crítico, que não são grandes o
suficiente para atuarem como corpos moedores, porém não são quebradas pelos corpos
moedores de aço.
De acordo com testes realizados durante a fase de concepção do projeto a carga
circulante na moagem SAG deveria ficar entre 30-50% da alimentação nova, em função das
características do minério.
61
Durante a fase de projeto foi previsto espaço para a instalação de um segundo
transportador flexowell, no caso deste equipamento viesse a ser um complicador operacional,
levando a uma freqüência de paradas inaceitáveis no sistema de moagem. Na implantação
imediata, para evitar as paradas que poderiam ser causadas pelo 2301-TR-01, foi previsto um
by-pass na transferência entre o 2301-TC-01 e o 2301-TR-01. No caso de parada por defeito
do 2301-TR-01, o desviador 2301-DV-03 é acionado (acionamento pneumático), desviando
os pebbles para o chão, para posterior limpeza, sem que isso ocasione a parada do moinho
SAG.
No fluxo normal do transportador flexowell 2301-TR-01, os pebbles são transferidos
para o transportador 2301-TC-06 onde existem três extratores de sucata auto limpantes,
dispostos em série. A função destes extratores é remover as sucatas (corpos moedores
quebrados, pedaços de revestimentos etc), evitando que os mesmos sejam encaminhados aos
britadores de pebbles.
Os finos provenientes do 2301-TR-01 são recolhidos pelo 2301-TC-07 e conduzidos
para o 2301-TC-04. A limpeza do 2301-TR-01 é feita com sprays de água e os finos lavados
são recolhidos em calhas e conduzidos para o sistema de drenagem industrial (canaletas e
baias de contenção).
Na transferência do 2301-TR-01 para 2301-TC-06 existe uma talha elétrica (2301-TL-
01) para a manutenção do acionamento do transportador 2301-TR-01.
Alternativamente, os pebbles podem by-passar o 2301-TC-06 e todo o circuito de
rebritagem, através de um desviador de fluxo 2301-DV-01 (acionamento pneumático), que
transfere o material diretamente para o transportador 2301-TC-03, dotado de balança (2301-
BL-03) que, por sua vez, descarrega no transportador 2202-TC-01, de alimentação do moinho
SAG. Esta opção assegura a máxima flexibilidade e rendimento operacional ao circuito de
moagem.
62
O material retido nos extratores (sucata de aço e pebbles fortemente magnéticos – alto
teor de magnetita) é removido do circuito e empilhado para posterior separação dos pebbles
magnéticos da sucata. Os pebbles retornam ao circuito e a sucata metálica é descartada.
Do transportador 2301-TC-06, os pebbles são transferidos através do transportador de
correia de transferência 2301-TC-02, para o silo de alimentação 2301-SI-01 dos britadores de
cone 2301-BR-01/02. No transportador 2301-TC-06 existe um detector de metais 2301-DM-
01, para a proteção adicional dos britadores. Se o detector for acionado, o contaminante será
marcado e o transportador 2301-TC-02 será paralisado, para a remoção do contaminante e o
desviador 2301-DV-01 é acionado, desviando o fluxo para o 2301-TC-01. O contaminante é
removido manualmente e, após a sua remoção, o sistema será liberado para a operação. Desta
forma, a operação da britagem é afetada.
O silo 2301-SI-01 possui capacidade de 200 t e foi dimensionado para 20 minutos de
operação da britagem considerando uma carga circulante de 30 %. E sua parte superior existe
uma calha de transbordo, caso ocorra um excesso de alimentação ou no caso de parada de um
dos britadores, o material é desviado, através de uma calha para o transportador 2301-TC-05,
retornando então ao moinho SAG, através do 2202-TC-01 e fechando o circuito.
Do silo, os pebbles são retomados através dos alimentadores de correia 2301-AL-
01/02, para alimentar os dois rebritadores, 2301-BR-01/02 (MP-800 Metso, 600 kW),
operando com APF = 15 mm.
Os britadores deverão operar afogados e os alimentadores são controlados no sentido
de manter um nível mínimo de afogamento. Este controle é exercido através de chaves de
nível nos chutes de alimentação dos britadores, que comandam o aumento/redução de
velocidade dos alimentadores.
63
O produto britado é descarregado no transportador 2301-TC-05, dotado de balança
(2301-BL-05), que por sua vez, descarrega no 2202-TC-01, transportador de alimentação do
moinho SAG.
O prédio dos britadores é dotado de um sistema de exaustão de pó, a seco, com filtro
de mangas, para captação do pó gerado na alimentação e na descarga dos britadores.
4.1.4 Moagem de bolas
O material com granulometria - 13 mm passante no 2º deck da peneira vibratória de
classificação da descarga do SAG, polpa com aproximadamente 56% de sólidos em peso, é
descarregado em uma caixa de concreto 2251-CX-01 e bombeado por duas bombas de polpa
2251-BP-01/02 ambas operacionais para o circuito de classificação, que é constituído por
duas baterias de 8 ciclones de 838 mm de diâmetro (33”).
As duas baterias de ciclones 2251-CS-01/02 operam em circuito fechado com os
moinhos de bolas e o overflow, polpa com uma concentração de sólidos da ordem de 35 %,
alimenta o circuito de flotação. O produto final do circuito terá um P80 de 210 µm.
O underflow das duas baterias de ciclonagem, polpa com uma concentração de sólidos
de cerca de 70 % em peso, é reunido e dividido através de um desviador, dotado de válvulas
dardo, em dois fluxos, para alimentar os dois moinhos de bolas.
Os dois moinhos de bolas instalados possuem 6,7 m (22 pés) de diâmetro por 8,6 m
(28 pés) de comprimento efetivo, ou 9,6 m (32 pés) de comprimento total, com 8,5 MW de
64
potência instalada cada um. Os moinhos possuem acionamento único, motor síncrono com
embreagem pneumática.
O ar para o acionamento da embreagem é suprido por um compressor dedicado. No
caso de falha deste compressor, o sistema poderá ser suprido pela central de ar comprimido da
Planta.
Os moinhos instalados operam com 74% da velocidade crítica e carga de bolas de
35%. Nestas condições de operação, a potência desenvolvida pelos moinhos não atingem a
máxima potência permitida pelo motor. O máximo aproveitamento da potência instalada só é
obtido através de um aumento de velocidade e, para tal, seria necessário a troca do pinhão. Tal
recurso é usado, caso se confirme o aumento de dureza do minério, com o aprofundamento da
mina.
O sistema de alimentação dos moinhos de bolas, onde o underflow das duas
ciclonagens é reunido e dividido para alimentar os dois moinhos, foi concebido desta forma
para evitar paradas de pequena duração dos moinhos de bolas, o que é indesejável tanto para o
sistema elétrico, quanto para o acionamento dos moinhos.
No caso de parada de uma das bombas de polpa, o sistema poderá operar com uma
única linha de bombeamento/ciclonagem, a uma capacidade que poderá atingir até 70% da
capacidade nominal da moagem, mantendo em operação os dois moinhos de bolas. Tanto a
ciclonagem quanto as bombas têm capacidade para absorver este acréscimo de capacidade,
especialmente quando se considera uma redução na carga circulante da moagem, devido à
redução da taxa de alimentação nova.
A carga circulante prevista para a moagem de bolas, na operação normal, é de 300 %
da alimentação nova. Na situação operacional, com a redução da alimentação nova para 70-65
65
% de sua taxa nominal, espera-se uma taxa de recirculação na moagem de bolas mais
reduzida, da ordem de 200 %.
A descarga dos moinhos de bolas (passante no trommel) é conduzida para a caixa de
alimentação da ciclonagem 2251-CX-01, fechando o circuito.
Os moinhos de bolas são dotados de trommel na sua descarga. O material
eventualmente retido no trommel (tramp oversize o corpos moedores quebrados) é conduzido
para a caixa das bombas de alimentação da ciclonagem.
Os corpos moedores são descarregados em duas caixas de concreto com 200 t de
capacidade cada uma. Alimentadores rotativos 2251-AL-02/03 instalados nas saídas das
caixas dosam as bolas, através de dois transportadores 2251-TC-01 e 2251-TC-02, que por
sua vez transferi as bolas que são adicionadas, automaticamente, à alimentação dos moinhos.
O sistema de dosagem é único para atender aos dois moinhos de bolas.
O direcionamento das bolas para um ou outro moinho é feito através de desviador do
tipo arado (“plow”). A reposição de bolas não pode ser feita simultaneamente para os dois
moinhos, porém o sistema dispõe de recursos para permitir a dosagem de usar corpos
moedores diferentes em cada moinho.
4.2 Otimização do circuito do Sossego
De acordo Bergemann (2009) em 2006 para otimização da mina foi realizado a
abertura da moagem primária com a opção de direcionar o produto dos britadores de pebbles
66
diretamente ao moinho de bolas, a fim de flexibilizar a energia entre a moagem de bolas e a
moagem SAG, a fração grossa retorna à rebritagem e a fração fina é direcionada à moagem de
bolas.
Com essa otimização obteve-se um ganho médio de 100 t/h. A abertura do circuito da
moagem primária é atualmente uma alternativa de operação do Sossego, revelando-se mais
útil com minérios que tendem a gerar cargas circulantes elevadas nessa etapa da moagem.
Porém, é importante que tenha capacidade na moagem de bolas e flotação para aumento da
taxa e passagem da energia de moagem SAG para a moagem de bolas, além de peneiramento
eficiente.
Uma outra melhoria realizada, de acordo com Peres (2009), em 2007 foi adicionado ao
circuito um divisor de fluxo do produto da rebritagem, permitindo a divisão de parte do fluxo
para o SAG e parte para a moagem de bolas com o objetivo é otimizar o controle F80 da
alimentação da moagem de bolas, bem como beneficiar a reologia de polpa na moagem SAG.
De acordo Bergemann (2009) a inclusão de uma britagem secundária está em fase de
projeto detalhado, a mesma seria entre o britador primário e o moinho SAG, apesar de ser
uma alternativa que apresenta elevado custo de implantação, o ganho médio é extremamente
significativo na ordem de 30% na vazão de alimentação do circuito. Porém para um aumento
de produção dessa ordem, o restante do circuito deve ser reavaliado, como por exemplo, as
capacidades máximas da moagem nos moinhos de bolas, assim como na flotação.
67
5. ALTERNATIVA A MOAGEM SAG
Uma das alternativas a moagem SAG são os MOINHOS DE ROLOS DE ALTA
PRESSÃO - Prensa de rolos ou em inglês High Pressure Grinding Rolls (HPGR), que nos
últimos anos vem despertando interesse, apresentam como vantagem um menor consumo de
energia para uma dada relação de redução, uma instalação mais fácil, ausência de corpos
moedores (um custo alto para a moagem) e em caso de parada da planta é possível alterar o
fluxo operacional da mina, ao contrário da moagem SAG (Figura 6.1).
Figura 6.1 – Desenho esquemático de uma Prensa de Rolos (Fonte: Rodrigues, 2010)
68
Por outro lado, uma das dificuldades para convencer a indústria mineral a usar esse
tipo de moinho, é a percepção de que o desgaste dos rolos é elevado e, conseqüentemente, os
custos operacionais podem ser maiores dependendo da aplicação, controle de poeira também é
um problema, e a tecnologia não é adequada para minério úmido e pegajoso, na maioria dos
casos o custo de implantação é maior em relação aos outros processos de cominuição. A sua
aplicação principal é em minérios altamente resistentes e abrasivos neste caso possui custos
de operação mais baixos que circuitos SABC.
Figura 6.2 – Rolos da Prensa de Rolos (Fonte: Rodrigues, 2010)
A figura 6.3 mostra o princípio de funcionamento de uma prensa de rolos. Ela consiste
de um par de rolos rotativos sendo um fixo e outra variável montados em blocos livre para se
movimentar nas pistas, em ângulo reto ao eixo do rolo. O movimento do rolo é controlado de
forma hidráulica, cujas características são determinadas pelo estabelecimento da abertura dos
rolos, da pressão inicial nos acumuladores pneumático e a pressão hidráulica inicial do óleo.
As pressões aplicadas pelos cilindros hidro-pneumáticos podem extrapolar 250 Mpa,
dependendo do tamanho da máquina.
O gás nitrogênio e o óleo hidráulico são separados por um pistão, no interior dos
acumuladores. Dessa forma, o trabalho de abertura dos rolos é diretamente determinado pela
69
natureza do material que está sendo cominuído, bem como a distribuição granulométrica da
alimentação.
Figura 6.3 – Princípio de funcionamento de uma Prensa de Rolos (Fonte: Rodrigues, 2010)
Existem vários estudos técnico-econômicos realizados entre circuitos SABC e HPGR,
um deles é o da Mina Salobo, localizada em Marabá no estado do Pará. As figuras 6.4 e 6.5
mostram fluxogramas de scoping study com as duas opções.
71
Figura 6.5 – Fluxograma de Processo utilizando Prensa de Rolos (Fonte: ECM - Projeto Salobo, 2006)
72
Pode-se perceber que o circuito SABC elimina as etapas de britagem, o peneiramento e
uma pilha de estocagem e o material vai direto para o moinho SAG através de alimentadores e
transportadores. E como já foi visto anteriormente existe a rebritagem de pebbles e a remoagem
que é feita pelo moinho de bolas. Já no segundo fluxograma existente o circuito de britagem,
peneiramento, britador de reciclo e uma outra estocagem de pilhas que alimenta a prensa de rolos
o que proporciona maior flexibilidade à operação, ao contrário do Sossego, que possui apenas
uma, na qual se o moinho SAG está em manutenção, à usina pára, nesse circuito o material
cominuído nas prensas passa por uma peneira na qual o under volta para o circuito e o over vai
para os ciclones e logo depois segue para o moinho de bolas.
O fator determinante para a utilização da prensa de rolos foi devido às características do
minério que possui muito mais hematita que a do Sossego e a variação mineralógica. O maior
problema seria a britagem de pebbles/ carga circulante do moinho SAG, pois de acordo com
estudos no Sossego nessa fase existem muitos corpos moedores desgastados, e como a separação
dos mesmos é por meio magnético para proteção do britador de reciclo, uma fração de pebbles é
retida devido ä grande quantidade de cobre, no Salobo isso iria gerar muitos paradas devido à
grande quantidade de magnetita que seria separada na carga circulante. Já com a utilização das
prensas de rolos esse problema não existe, pois não há a rebritagem de pebbles.
De acordo com Bomtempo (2010) os estudos econômicos mostraram retornos financeiros
em relação à OPEX - Operacional Expenditure e não a CAPEX - Capital Expenditure. O
consumo de energia da planta utilizando moinho apresentou um consumo maior do que o das
prensas, uma diferença entre 3,5 – 5 kWh/t, dependendo da frente de lavra, já em relação a custos
com corpos moedores/ revestimentos e revestimentos dos rolos (estimadas em 6500 a 8000
horas), o segundo apresentou redução de OPEX.
Porém, é importante ressaltar sobre o efeito das bordas e a umidade. Ë necessário ter o
controle correto da umidade e da plasticidade do minério na alimentação da prensa para que não
73
ocorra um desgaste excessivo na superfície dos rolos, devido à remoção da camada autógena, que
é gerada pelo próprio material quando possui a umidade adequada. Já o efeito borda é gerado em
função da descompressão das bordas dos rolos, o que gera uma diferença da granulometria do
material do centro dos rolos em comparação com o material da extremidade, e ocasiona uma
redução no desempenho do processo de cominuição.
74
6. CONCLUSAO
Para determinação de um circuito de cominuição o fator primordial é conhecer o tipo de
minério a ser beneficiado, para posteriormente analisar o melhor tipo de cominuição a ser
implantado, pois o mineral a ser beneficiado está associado diretamente ao consumo de energia
específica e ao um bom dimensionamento dos processos seguintes em função da distribuição
granulométrica.
E essa energia específica gasta nos processos e com os esforços mecânicos, aos quais os
equipamentos são submetidos, está diretamente associada aos custos de operação e investimentos
nos circuitos de cominuição. Um melhor aproveitamento dessa energia apresenta impactos não
apenas para o investidor, mas também na demanda global de energia.
Portanto, a etapa de definição do circuito e dos equipamentos deve ser vista não como
custo e sim como investimento, pois uma escolha criteriosa de uma melhor rota será repercutida
em melhor lucratividade e utilização dos recursos existentes.
No processo da moagem especialmente, além da utilização de energia que é a mais crítica
no processo de cominuição, outros fatores tem sido alvo de estudos como a redução do desgaste
dos revestimentos e corpos moedores, pois é a etapa que demanda maior tempo e consumíveis
para sua operação correta.
Falta de informações sobre as características do minério e da jazida, critérios de
dimensionamento inadequado, falta de compreensão de conceitos e peculiaridades associadas ao
processo; inexperiência em projetos de revestimentos, grelhas, mecanismos de descarga, entre
75
outros fatores contribuem individualmente ou combinadamente para insucessos iniciais ou
definitivos para as operações com moinhos AG/ SAG.
Alguns estudos vêem substituindo a moagem SAG por prensa de rolos, com reduções de
CAPEX, substituições de equipamentos que possuem altas reduções e exigem altas potências,
menor consumo energético em circuitos de britagem em vários estágios e moinho de bolas.
Porém cada caso deve ser estudado, pois não existe uma regra direta para especificação, e como
todo equipamento apresenta vantagens e desvantagens.
76
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BERGERMAN, M., DELBONI JÙNIOR,H, NANKRAN ROSA, M. A. Estudo de
variabilidade e otimização do circuito de moagem SAG da Usina do Sossego (Optimization
of the Sossego SAG mill grinding circuit), REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 62(1): 93-97, jan.
mar. 2009.
BERGERMANN, M. Modelagem e Simulação do Circuito de Moagem do Sossego. 2009.
207p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) – Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo – São Paulo.
BERALDO, José Luiz. Moagem de Minérios em Moinhos Tubulares - . São Paulo: Editora
Edgard Blücher Ltda, 1987, 143p.
CHAVES, A. P., PERES, A. E. C.. Teoria e prática do tratamento de minério/ britagem,
peneiramento e moagem, volume 3 – 3 ed. São Paulo: Signus Editora, 2006, 674p.
CHESTER A. ROWLAND, Jr. Testing for the selection of comminution circuits to prepare
concentration feed, Mill Operator´s Conference, 1982.
CHESTER A. ROWLAND, Jr. Testing for and scale-up of the test data primary autogenous
and semi-autogenous grinding, Autogenous Grinding Seminar, 1979.
77
DELBONI JÙNIOR,H.; Centro de Tecnologia Mineral cited [November, 2006]. Available from
Internet:<http://www.cetem.gov.br/tendencias/paineis/cominuicao/DELBONI
_Homero_COMINUICAO_CENARIOS_TENDENCIAS_PERSPECTIVAS_2006.pdf>
DELBONI JÙNIOR, H.; Centro de Tecnologia Mineral. Available from Internet:
<http://www.cetem.gov.br/tendencias/livro/PARTE%202%TECNOLOGIA_MINERAL/CAP%2
02%20COMINUI%C7%C3O%20FINALIZADO.pdf.
FERNANDES, F. R. C., LUZ, A. B., MATOS, G. M. M., CASTILHAS, Zuleica Carmen -
Tendências Tecnológicas Brasil 2015: Geociências e Tecnologia Mineral - Rio de Janeiro:
CETEM/MCT, 2007, 380 p.
FIGUEIRA, H. V. O., ALMEIDA, S.L.M, LUZ, Adão B. Cominuição Capítulo 4. 2004. 113-
194p. CETEM – Centro de Tecnologia Mineral – Rio de Janeiro.
FUERSTENAU, M. C., HAN, Kenneth N., Principles of Mineral Processing. United States of
America - Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 574p.
GOMES, F. B.. A prensa de rolos como alternativa para os circuitos de cominuição nas
atividades de mineração e a viabilidade de sua aplicação. 2010. 103p. Dissertação (Mestrado
em Engenharia Mineral) – Universidade Federal de Minas Gerais – Belo Horizonte.
LYNCH, A. J. Mineral crushing and grinding circuits - their simulation, optimization,
design and control. Elsevier, 1977.
LUZ, A. B. L, SAMPAIO, J. A., MONTE, M. B. M., ALMEIDA, S. L. M., Tratamento de
Minérios - 3 ed. Rio de Janeiro: CETEM/ MCT, 2002, 849p.
78
MULAR, A. L., BHAPPU, R. B. Mineral Processing Plant Design – 2ª edição – 1980.
MULAR, A. L., JERGENSEN, G. V. Design and Installation of Comminuton Circuits. United
States of America, SME – Society of Mining Engineers, 1982,1022p.
NAPIER-MUNN, T. J. Mineral comminution circuits: their operation and optimization.
Indooroopilly, Qld.: Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, 1996. 413 p.
PEREIRA, P. E. C. Comparação entre diferentes testes de moagem SAG para determinação
da energia unitária para cominuição de minérios sulfetados de cobre. 2004. 81p. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) – Universidade Federal de Minas Gerais –
Belo Horizonte.
PERES, A. E. C. P., Roteiro de Aula, UFOP, 2009.
SAMPAIO, J. A., TONDO, L.A, SILVA, A. L., DELBONI, H. J., CLARK, J. K, KASBERGEN,
J. C. Estudo de moagem semi-autógena (SAG) com minério de ouro da RPM. 2002. 7p.
CETEM – Centro de Tecnologia Mineral – Rio de Janeiro.
WEISS, N. L. SME – Mineral Processing Handbook – Volume I, 1985.
Mina de Cobre da Vale - http://blogdovalterdesiderio.blogspot.com/2009/07/primeira-mina-de-
cobre-da-vale-completa.html, acessado em: 10 de abril de 2010.
79
Mineração de Salobo - http://cobre.wordpress.com/mineracao-de-salobo/ acessado em: 15 de
maio de 2010.
Mina do Sossego - http://www.vale.com/hot_sites/sossego/internet/port/hotsite.htm, acessado
em: 10 de abril de 2010.
Prensa de Rolos -
http://technology.infomine.com/articles/1/761/grinding.rolls.pressure/application.of.high.aspx, acessado
em: 22 de maio de 2010.
Vale - http://www.vale.com/vale/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=46&infoid=3051, acessado em:
10 de abril de 2010.
Sossego / Cobre - Revista Minérios & Minerales, Edição 298, terça-feira - 25-09-2007 -
00:00:00.
Moinhos ganham em capacidade, com menos consumo de energia - Revista Minérios &
Minerales, Edição 313, sexta-feira - 17-04-2009 - 14:02:19.
Salobo aprende com Sossego - Revista Minérios & Minerales, Edição 302, terça-feira - 11-03-
2008 - 17:35:52.
ECM, Projeto Salobo, 2006.
80
ECM, Projeto Sossego, 2003.
RODRIGUES, Aline, Fonte Particular, 2010.
METSO, Manual da Britagem - 6 ª edição, 2005.
METSO, Moinho de bolas - Catálogo Nº. 2101-01-07-SAM/ Sorocaba - Portuguese, 2006.
METSO, Moinhos gearless Autógenos / Semi-Autógenos - Catálogo Nº. 2102-01-07-MPR/
Sorocaba-Portuguese, 2006.
METSO, Conhecimentos básicos em processamento de minerais, 1ª edição, 2004-05.