BR102012023782A2

BR102012023782A2 - Processo e equipamento concentrador piezelétrico de lamelas para finos de minérios e seu circuito de separação/concentração

Info

Publication number: BR102012023782A2
Application number: BR102012023782A
Authority: BR
Inventors: David Christopher Michael Madderson
Original assignee: Smp Do Brasil Pesquisa Mineral Ltda
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-10-07
Also published as: BR102012023782B1; WO2014043771A8; WO2014043771A1

Abstract

PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO. A presente invenção se refere a um processo para a concentração de minérios que utiliza diversas tecnologias associadas para diversas finalidades, tais como deslamagem e separação de finos e ultrafinos; substituição de ciclones na deslamagem anterior à flotação; recuperação de minerais-minério provinientes de ciclones de deslamagem e de rejeitos de concentração; recuperação de fração considerável de minerais-minério finos e eltrafinos, sem a adição de insumos impactantes no meio ambiente, entre outros.O escopo básico da presente patente é a utilização de um Concentrador Piezelétrico de Lamelas, doravante especificado com "CPL", destinado à concentração de minérios, que resulta da associação de tecnologias distintas, utilizadas para outros fins, as quais são listadas a seguir: <UM>Clarificador de Lamelas<MV>: dispositivo que consiste de conjunto de lamelas inclinadas, paralelas entre si, utilizado primordialmente para decantar partículas em meios aquosos, resultando em clarificação da água. No CPL, o "efeito lamela" é utilizado para intensificar a separação dos minerais minério da ganga em materiais finos e ultrafinos. <UM>Separador de Leito Fluidizado<MV>: consiste de leito de partículas fluidizado em ar ou água, no qual, em função de suas condições de operação, partículas podem ser separadas em função de seus tamanhos e/ou suas densidades. No CPL, um vaso de leito fluidizado é posicionado abaixo dos dispositivos de mamelas e operado de forma a criar um meio denso autógeno, no qual as partículas mais densas são conduzidas à sua parte inferior e as menos densas ao seu topo, somando-se o efeito à decantação em lamelas. <UM>Classisficador de Refluxo<MV>: consiste da combinação em série de separadores de leito fluidizado e clarificadores de lamela, de maneira a poder separar simultaneamente diversas faixas de tamanho, ou diversas faixas de densidade de partículas. <UM>Vibrações induzidas por Piezeletricidade<MV>: a piezeletricidade é uma característica de matériais que permite, entre outras coisas, a transdução de sinais elétricosem sinais mecânicos, sendo utilizada em equipamentos desde vibradores ultrassônicos até alto-falantes. No CPL, a vibração induzida por piezeletricidade é utilizada para aumentar a velocidade de decantação das partículas ao longo das lamelas, potencializando sua capacidade de concentração de minérios finos e ultrafinos. <UM>Controle Lógico Programével (PLC)<MV>: todas as funções do equipamento são controlados por PLC, para garantir qualidade e produtividade constantes, com mínima supervisão ou intervenção de operador.

Description

"PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO".

Camoos da Invencõo.

A presente invenção se refere a um processo para a concentração de minérios que 5 utiliza diversas tecnologias associadas para diversas finalidades, tais como deslamagem e separação de finos e ultrafinos; substituição de ciclones na deslamagem anterior à flotação; recuperação de minerais-minério provenientes de ciclones de deslamagem e de rejeitos de concentração; recuperação de fração considerável de minerais-minério finos e ultrafinos, sem a adição de insumos 10 impactantes no meio ambiente, entre outros.

Técnica Anterior.

Os minerais constituem os insumos básicos mais requeridos pela civilização moderna. São utilizados nas indústrias do aço (ferro), cerâmica (argilas, caulim, calcários, feldspatos, filitos, quartzo, talco, etc.); do vidro (quartzo, calcários, 15 feldspatos, etc.); de cimento e cal (calcários, gipsum, etc.); química (cloretos, fosfatos, nitratos, enxofre etc.); de papel (caulim, carbonato de cálcio, talco, etc.); bem como na construção civil (areia, brita e cascalho), além das espécies consideradas insumos da indústria joalheira (gemas). Nem sempre esses minerais apresentam-se na natureza na forma em que serão consumidos pela indústria, quer 20 seja por suas granulometrias quer por estarem associados a outros minerais, que não têm interesse ou são indesejáveis para o processo industrial a que se destinam. Normalmente são utilizados os processos mais comuns, tais como a fragmentação, a classificação, concentração, a separação/concentração gravítica ou gravimétrica; a separação magnética, a flotação e a separação manual.

Sumário da Invenção.

O escopo básico da presente patente é a utilização de um Concentrador Piezeiétrico de Lamelas, doravante especificado com "CPL", destinado à concentração de minérios, que resulta da associação de tecnologias distintas, utilizadas para outros fins, as quais são listadas a seguir:

30 • Clarificador de Lamelas: dispositivo que consiste de conjunto de lamelas inclinadas, paralelas entre si, utilizado primordialmente para decantar partículas em meios aquosos, resultando em clarificação da água. No CPL, o "efeito lamela" é utilizado para intensificar a separação dos minerais minério da ganga

em materiais finos e ultrafinos.

• Separador de Leito Fluidizado: consiste de leito de partículas fluidizado em ar ou água, no qual, em função de suas condições de operação, partículas podem ser separadas em função de seus tamanhos e/ou suas densidades. No CPL, um vaso de leito fluidizado é posicionado abaixo dos dispositivos de lamelas e operado

de forma a criar um meio denso autógeno, no qual as partículas mais densas são

conduzidas à sua parte inferior e as menos densas ao seu topo, somando-se o efeito à decantação em lamelas.

• Classificador de Refluxo: consiste da combinação em série de separadores de leito fluidizado e clarificadores de lamela, de maneira a poder separar

simultaneamente diversas faixas de tamanho, ou diversas faixas de densidade

de partículas.

• Vibrações induzidas por Piezeletricidade: a piezeletricidade é uma característica de materiais que permite, entre outras coisas, a transdução de sinais elétricos em sinais mecânicos, sendo utilizada em equipamentos desde vibradores

ultrassônicos até alto-falantes. No CPL, a vibração induzida por piezeletricidade

é utilizada para aumentar a velocidade de decantação das partículas ao longo das lamelas, potencializando sua capacidade de concentração de minérios finos e ultrafinos.

• Controle Lógico Programável (PLC): todas as funções do equipamento são

controlados por PLC, para garantir qualidade e produtividade constantes, com

mínima supervisão ou intervenção de operador.

Para seu funcionamento adequado e eficiência, no entanto, o CLP deve ser

projetado especificamente para cada minério a ser tratado, sendo ainda requeridos

os ajustes abaixo, conforme previsto para um classificadorde refluxo. • Dimensionamento dos módulos de lamelas e dos parâmetros de construção e operação do equipamento, para cada faixa de tamanho de partículas dos minérios a serem tratados.

• Dimensionamento dos módulos de lamelas e dos parâmetros de construção e operação do equipamento, para cada faixa de densidade dos minérios a serem

tratados.

Para ainda maior eficiência e para minimizar eventuais interrupções no fluxo de partículas por entupimento dos arranjos de lamelas, especialmente nos casos de separação e concentração de minérios ultrafinos, quando os espaçamentos de lamelas devem ser reduzidos, são ainda necessários os seguintes ajustes, que consistem respectivamente:

• Dimensionamento da frequência de vibração, para aumento da velocidade de deslizamento das partículas pelas lamelas.

• Dimensionamento da intensidade e da amplitude das oscilações, para aumento da velocidade de deslizamento das partículas pelas lamelas.

Inovações Introduzidas.

Para sua viabilidade com alta eficiência e altas capacidades de produção e produtividade, como é fundamental na indústria mineral, além de conter as vibrações induzidas e controle PLC, com seus respectivos ajustes, este processo 20 introduz etapas adicionais de separação por tamanho, no circuito de concentração. Tais etapas de separação podem ser executadas com o uso de quaisquer tipos de equipamentos, incluindo ciclones e peneiras, e pode acontecer antes da entrada do CPL, na sua saída, entre unidades em série do CPL, tomando seus fluxos superiores ou inferiores.

Com esta medida, a concentração de um determinado minério utilizando o CPL poderá ser efetuada simultaneamente em diferentes equipamentos, cada qual atuando em uma faixa granulométrica específica. Com isto promove-se a maior seletividade do equipamento, permitindo maior produtividade e qualidade dos produtos. Com respeito aos processos previamente existentes, este pedido inclui a otimização do circuito de concentração, para cada faixa granulométrica e tipo de minério tratado, o que consiste nas seguintes inovações.

• Para um mesmo minério, a otimização de um CPL individual para cada faixa específica de tamanho de partícula a ser tratada, de maneira que ele seja

projetado para melhorar o resultado da separação por densidade, sem grande influência da granulometria.

• Ao longo do circuito de concentração, a introdução de um ou mais classificadores de partículas por tamanho, como ciclones e peneiras, por

exemplo, de maneira que cada bateria de CPL trate apenas uma faixa

granulométrica específica.

Descrição Detalhada da Inovação.

O uso do CPL, com as inovações acima descritas, permite as principais aplicações a seguir descritas:

1. Deslamagem e Separação de Finos e Ultrafinos.

O CPL, em função de suas tecnologias combinadas, tem capacidade para determinar o tamanho de corte de partículas na deslamagem de maneira extremamente eficiente. Em função disto, ele pode ser empregado nos seguintes processos:

• deslamagem na faixa de 3 a 4 micrometros, para permitir recuperação de minerais minério ultrafinos;

• substituição de ciclones na deslamagem anterior à flotação, permitindo reduzir o tamanho mínimo de partículas recuperadas naquela processo;

• recuperação de minerais-minério provenientes de ciclones de deslamagem e de rejeitos de concentração;

· recuperação de fração considerável de minerais-minério finos e ultrafinos, sem a adição de insumos impactantes no meio ambiente, permitindo redução de resíduos resultantes da atividade mineradora, ainda sem gerar qualquer resíduo estranho à região da explotação, consistindo em tecnologia "verde".

2. Processo de Recuperação Total de Finos e Ultrafinos. A simples combinação do CPL com ciclones e peneiras, por exemplo, oferece uma solução de processamento completa para a concentração de minérios, podendo substituir as demais em suas usuais aplicações, como ainda complementá-las, em faixa de tamanho de partículas normalmente não processado pelos métodos convencionais, especificamente entre 3 e 10 micrômetros.

O presente processo foi desenvolvido e aperfeiçoado para vários minérios, ao longo de 18 meses, pela SMP do Brasil, aplicando-se aos minérios de ferro, manganês, cobre, níquel, nióbio, terras raras, titânio, ouro e estanho.

A persente patente descreve um processo aplicável a equipamentos e tecnologias

de concentração e/ou classificação de minérios, que se utilizem da combinação de leito fluidizado com clarificadores de lamela, com as seguintes novidades:

1. Introdução de vibrações moduladas, que podem ser geradas por qualquer mecanismo, mas que preferencialmente serão induzidas por piezeletricidade, por ser o método de mais fácil controle, com a tecnologia atual.

2. Introdução do PLC para controle das funções do equipamento, mas mais especificamente associado a medidas de densidade e volume da polpa de concentrado, para identificar o momento de sua extração.

3. Dimensionamento da frequência de vibração, para aumento da velocidade de deslizamento das partículas pelas lamelas.

4. Dimensionamento da intensidade e da amplitude das oscilações, para aumento da velocidade de deslizamento das partículas pelas lamelas.

5. Para um mesmo minério, a otimização de um CPL individual para cada faixa específica de tamanho de partícula a ser tratada, de maneira que ele seja projetado para melhorar o resultado da separação por densidade, sem grande

influência da granulometria.

6. Ao longo do circuito de concentração, a introdução de um ou mais classificadores de partículas por tamanho, como ciclones e peneiras, por exemplo, de maneira que cada bateria de CPL trate apenas uma faixa granulométrica específica.

7. O uso destas inovações nas aplicações descritas no item 3.

Claims

1. "PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", a ser projetado especificamente para cada minério a ser tratado, que utiliza um PLC para controle das funções do equipamento, que permite que a concentração de determinado minério poderá ser efetuada simultaneamente em diferentes equipamentos, cada qual atuando em uma faixa granulométrica específica, podendo utilizar um CPL individual para cada faixa específica de tamanho de partícula a ser tratada, de maneira que ele seja projetado para melhorar o resultado da separação por densidade, sem grande influência da granulometria, caracterizado pela introdução de vibrações moduladas, que podem ser geradas por qualquer mecanismo, mas que preferencialmente serão induzidas por piezeletricidade, sendo utilizado um PLC para identificar o momento da extração em função das medidas de densidade e volume da polpa de concentrado; por utilizar o "efeito lamela" para intensificar a separação dos minerais minério da ganga em materiais finos e ultrafinos; por utilizar um vaso de leito fluidizado posicionado abaixo dos dispositivos de lamelas e operado de forma a criar um meio denso autógeno e ainda pelo fato da vibração induzida por piezeletricidade ser utilizada para aumentar a velocidade de decantação das partículas ao longo das lamelas, potencializando sua capacidade de concentração de minérios finos e ultrafinos.

2. "PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos ajustes requeridos para cada minério a ser tratado serem basicamente o dimensionamento dos módulos de lamelas e dos parâmetros de construção e operação do equipamento, para cada faixa de tamanho de partículas e para cada faixa de densidade dos minérios a serem tratados.

3. "PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dimensionamento da frequência de vibração, para aumento da velocidade, da intensidade e da amplitude das oscilações, para aumento da velocidade de deslizamento das partículas pelas lamelas.

4. "PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por introduzir etapas adicionais de separação por tamanho no circuito de concentração, sendo que tais etapas de separação podem ser executadas com o uso de quaisquer tipos de equipamentos, incluindo ciclones e peneiras, e pode acontecer antes da entrada do CPL, na sua saída, entre unidades em série do CPL, tomando seus fluxos superiores ou inferiores.

5."PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela introdução de um ou mais classificadores de partículas por tamanho, como ciclones e peneiras, de forma que cada bateria de CPLtrate apenas uma faixa granulométrica específica.

6."PROCESSO E EQUIPAMENTO CONCENTRADOR PIEZELÉTRICO DE LAMELAS PARA FINOS DE MINÉRIOS E SEU CIRCUITO DE SEPARAÇÃO/CONCENTRAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por permitir que para um mesmo minério, a otimização de um CPL individual para cada faixa específica de tamanho de partícula a ser tratada, para melhorar o resultado da separação por densidade, sem grande influência da granulometria.