PT2198983E - Método para separar impurezas minerais de rochas contendo carbonato de cálcio por classificação por raios-x - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "Método para separar impurezas minerais de rochas contendo carbonato de cálcio por classificação por raios-X" 0 presente invento refere-se a um método para separar impurezas minerais de acompanhamento das rochas de carbonato de cálcio de origem sedimentar e metamórfica, tais como calcário, giz e mármore.

Carbonatos naturais têm uma enorme importância na economia do mundo, devido as suas numerosas aplicações. De acordo com seus diferentes usos, tais como carbonato de cálcio nas indústrias de papel e tinta, os produtos finais têm rigorosas especificações de qualidade que são difíceis de satisfazer.

Como tal, técnicas eficientes, idealmente automatizadas, são requeridas para seleccionar e separar impurezas minerais, que geralmente compreendem quantidades variantes de rochas ou minerais contendo dolomite e sílica, tais como sílica na forma de pederneira ou quartzo, feldspatos, anfibolites, micaxistos e pegmatite, como disseminações, nódulos, camadas dentro da rocha de carbonato de cálcio, ou como rochas laterais. É o objectivo em muitos campos, tais como em indústrias de mineração ou de reciclagem, ter-se um processo eficiente para separar automaticamente misturas de materiais. A separação de partículas automática a este respeito significa a separação de um fluxo volumoso de partículas com base nas propriedades das partículas detectadas que são medidas por sensores electrónicos, tais como câmaras, sensores de raios-X e bobinas de detecção. A técnica adequada é escolhida de acordo com as características das partículas. Assim, há numerosas técnicas de separação diferentes que, no entanto, têm principalmente uma aplicabilidade muito limitada, dependendo das propriedades específicas da partícula. Por exemplo, a separação óptica requer um suficiente contraste de cor das 2

ΕΡ 2 198 983/PT partículas, a separação por densidade é somente possível numa diferença suficiente na densidade específica das partículas, e a mineração selectiva é muito ineficiente quanto ao tempo e aos custos. Quando as partículas a serem seleccionadas não possuem características fidedignas para permitirem a automação, tem de ser aplicada selecção manual.

Em especial no campo da mineração, a disponibilidade de separadores automáticos de elevada produção para materiais de dimensão grosseira e torrões melhora a eficiência total tanto da mineração como da moagem.

Utilizando selecção de rocha automática para pré-concentração, é possível mineirar depósitos de minério heterogéneo de um grau médio inferior, porém com secções, gamas ou veias locais de grau elevado. Pré-seleccionando os pedaços de minério antes da moagem, os custos de moagem total podem diminuir consideravelmente.

Os separadores ópticos utilizados para aplicações de processamento de minerais baseiam-se no uso de uma ou mais câmaras de varrimento de linha colorida e iluminação por fontes de luz especialmente projectadas. Pela câmara, numerosas propriedades distintivas podem ser detectadas, incluindo forma, área, intensidade, cor, homogeneidade, etc. As aplicações típicas referem-se a vários minérios de metal não precioso e metal precioso, minerais industriais, tais como calcário e pedras preciosas.

Os separadores ópticos são frequentemente usados para seleccionar rochas de carbonato de cálcio. No entanto, como mencionado, assim que o contraste de cor não é suficientemente elevado, a separação torna-se difícil. Por exemplo, a pederneira pode ser verde, castanha ou preta, mas em algumas pedreiras também é tão branca quanto o próprio giz, de modo que um separador óptico não pode removê-la do giz. Além disso, mesmo no caso em que há um contraste de cor suficiente, a superfície das rochas frequentemente tem de ser humedecida e limpa para realçar o contraste e estabilidade da cor. No caso de, por exemplo, giz, no entanto, que é muito macio e poroso, a lavagem ou até a humidificação não é possível. 3

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Portanto, há uma necessidade de serem proporcionadas técnicas de selecção que não as usuais, principalmente com base no contraste de cor, para separar as ditas impurezas minerais das rochas contendo carbonato de cálcio.

Os classificadores por raios-X são insensíveis para pó, humidade e contaminação da superfície, e a selecção ocorre directamente com base na diferença do número atómico médio dos fragmentos de rocha. Mesmo se não houver diferenças eléctricas ou magnéticas visíveis, muitos materiais podem ainda ser concentrados através da classificação por raios-X.

No entanto, os classificadores por raios-X até agora foram usados especialmente para seleccionar metais de sucata, resíduos de construção, plásticos, carvões e rochas e minerais metalíferos, porém não para remover as ditas impurezas minerais da rocha de carbonato de cálcio, principalmente devido a pequenas diferenças de densidade atómica média entre ditas impurezas e o carbonato de cálcio.

Por exemplo, WO 2005/065848 AI refere-se a um dispositivo e método para separar ou classificar materiais volumosos com o auxílio de um dispositivo de descarga provido com bicos de descarga, localizados numa secção de queda a jusante de uma cinta transportadora e uma fonte de raios-X, meios de avaliação controlados por computador e pelo menos um meio sensor. Os materiais volumosos mencionados em WO 2005/065848 AI são minérios a serem separados e partículas residuais, tais como cerâmica de vidro de vidro de garrafa ou, geralmente, diferentes tipos de vidro.

Em GB 2285506 também se descreve um método e aparelho para a classificação de materiais, com base na radiação de raios-X. No método, as partículas são irradiadas com radiação electromagnética, tipicamente a radiação-X, nos respectivos primeiro e segundo níveis de energia. Os primeiro e segundo valores são derivados, os quais são representativos da atenuação da radiação de cada partícula. Um terceiro valor é então derivado como a diferença entre ou a razão dos primeiro e segundo valores, e as partículas são classificadas de acordo com se o terceiro valor é indicativo 4

ΕΡ 2 198 983/PT da presença das partículas de uma substância particular. Numa aplicação do método, é utilizado para classificar kimberlite diamantífera numa fracção consistindo de partículas de kimberlite contendo inclusões de diamante e uma fracção consistindo de partículas de kimberlite árida.

Em US 5339962 e US 5738224 descreve-se um método para separar materiais tendo diferentes caracteristicas de absorção e penetração de radiação electromagnética. Os materiais separados por este método são materiais de plástico a serem separados de materiais de vidro, metais de não metais, diferentes plásticos entre si. 0 método descrito é especialmente eficaz a separar itens de composição química diferente, tais como misturas contendo metais, plásticos, têxteis, papel e/ou outros tais materiais residuais que ocorrem na indústria de reciclagem de resíduos sólidos municipais e nas indústrias de reciclagem de materiais secundários. WO 2006/094061 AI e WO 2008/017075 A2 referem-se a dispositivos de separação, incluindo separadores ópticos, e separadores tendo um tubo de raios-X, um conjunto detector de dupla energia, um microprocessador, e um conjunto ejector de ar. O dispositivo detecta a presença de amostras na região de medição de raios-X e inicia a identificação e separação das amostras. Após identificar e classificar a categoria de uma amostra num tempo específico, o dispositivo activa um conjunto de ejectores de ar, localizados em posições específicas, a fim de colocar a amostra no depósito de recolha apropriado. Os materiais a serem separados por este dispositivo são metais, tais como metais de peso mais leve, como o alumínio e suas ligas, de metais de peso mais pesado, como o ferro, cobre e zinco e suas ligas.

Em EP 0064810 AI e US-A-3545610 descreve-se um aparelho de separação de minério, em que o minério a ser separado é seleccionado para classificação de acordo com a sua absorção de radiação atómica. As partículas de minério são passadas sob um tubo de raios-X, enquanto suportadas numa cinta transportadora. Os raios-X passando através das partículas de minério invadem uma tela fluorescente. As imagens formadas na tela são varridas por uma câmara de varrimento, 5

ΕΡ 2 198 983/PT para proporcionar sinais de controle de selecção dependendo da quantidade de radiação absorvida pelas partículas de minério. Os minérios especialmente examinados são minérios de tungsténio, que em particular têm mostrado ser difícil serem separados usando as conhecidas técnicas de detecção, mas que são particularmente susceptíveis a uma separação por medição da capacidade de absorção de raios-X sob circunstâncias especiais.

Em RU 2131780 refere-se a melhoria e selecção de minério de manganês, incluindo o esmagamento do minério, separando-o em fracções de acordo com o tamanho, separação magnética da fracção fina, e separação por raios-X/radiométrica da fracção grosseira. O minério com um teor de manganês menor do que 2% vai para descarte, e o minério tendo mais do que 2% de manganês é submetido a separação por raios-X/luminescente, proporcionando um processo tecnológico simplificado de obtenção de concentrados de manganês a partir do minério.

Assim, há numerosas possibilidades para separar um material de outro. No entanto, até agora nenhuma técnica eficiente para classificar e separar impurezas minerais do carbonato de cálcio das rochas contendo carbonato de cálcio foi encontrada, devido ao facto de as presentes técnicas requererem características suficientemente diferentes, tais como densidade e cor dos materiais a serem classificados, que são problemáticas em relação a muitas impurezas contidas nas rochas contendo carbonato de cálcio.

Consequentemente, há ainda uma necessidade de técnicas alternativas para classificar e separar as ditas impurezas minerais indesejadas, também compreendendo minerais ou rochas duros, abrasivos e/ou coloridos, mesmo se não houver um distinto contraste de cor entre o carbonato de cálcio e as ditas impurezas dos componentes residuais da rocha. O objecto do presente invento é portanto proporcionar um método alternativo para eficientemente separar e remover impurezas minerais indesejadas que acompanham o carbonato de cálcio nas rochas contendo carbonato de cálcio de origem sedimentar e metamórfica, tais como calcário, giz e mármore, especialmente, se o contraste de cor das rochas for pequeno 6

ΕΡ 2 198 983/PT ou a natureza da superfície das partículas não permitir o condicionamento requerido para criar ou acentuar o contraste de cor (isto é, lavagem, humidificação). 0 objecto do invento é obtido por um método tal como definido nas reivindicações independentes. As concretizações vantajosas do presente invento são derivadas das sub-reivindicações e da descrição seguinte.

Foi surpreendentemente constatado que os dispositivos empregando a tecnologia de transmissão por raios-X de dupla energia podem ser vantajosamente utilizados para separar e remover impurezas minerais indesejadas do carbonato de cálcio das rochas contendo carbonato de cálcio.

Esta descoberta é surpreendente, uma vez que em geral a tecnologia de raios-X requer uma certa diferença de densidade dos materiais a serem separados, o que não é o caso relativamente a materiais tais como, por exemplo, carbonato de cálcio e dolomite ou pederneira, que não se poderia esperar serem separáveis por selecção de raios-X.

Esta é a razão porque a separação por raios-X até agora foi principalmente usada para separar materiais que são suficientemente diferentes em densidade, tais como metais leves e pesados, por exemplo, alumínio e magnésio, de uma fracção rica em metais pesados, tais como cobre, bronze, zinco e chumbo, ou materiais de plástico de materiais de vidro, metais de não metais, ou diferentes plásticos entre si.

Os raios-X emitidos da fonte de raios-X penetram na matéria prima e são absorvidos de acordo com a massa atómica média e o tamanho de partícula do material explorado. Os detectores de raios-X instalados opostos à fonte de raios-X detectam os raios-X transmitidos e convertem-nos num sinal eléctrico de acordo com a intensidade dos raios-X. A fim de eliminar a influência do tamanho de partícula do material explorado, a tecnologia de dupla energia usa uma única fonte de raios-X e dois detectores de raios-X para explorar as rochas. Um detector de raios-X mede a intensidade dos raios-X não filtrados; o segundo detector é revestido com um filtro 7

ΕΡ 2 198 983/PT metálico e assim mede uma intensidade de raios-X reduzida. Formando o quociente das intensidades medidas dos raios-X não filtrados e filtrados, a influência do tamanho de partícula pode ser eliminada. 0 sinal de raios-X calculado pode ser correlacionado com a massa atómica média do material explorado e, como tal, diferentes matérias primas podem ser detectadas e separadas de acordo com as suas massas atómicas médias.

Assim que a radiação-X penetra através da rocha, também as partículas associadas podem ser detectadas e separadas eficientemente.

Portanto, o objecto do presente invento é obtido por um método para separar impurezas minerais que acompanham as rochas contendo carbonato de cálcio, por meio de - cominuição e classificação das rochas de carbonato de cálcio a um tamanho de partícula na qama de cerca de 1 mm a 250 mm, - separação das partículas de carbonato de cálcio por remoção das partículas que compreendem componentes diferentes de carbonato de cálcio por meios a jusante de uma área de detecção e controlável por meio de avaliação controlada por computador, como uma função de sinais de sensor resultantes da radiação penetrando no fluxo das ditas partículas, sendo a dita radiação emitida por uma fonte de raios-X e capturada em pelo menos um meio sensor, em que a radiação-X é deixada passar pelo menos em dois dispositivos de filtro em relação a espectros de energia mutuamente diferentes posicionados a montante do pelo menos um meio sensor e linhas de sensor com meios sensores, sendo provida uma linha de sensor para cada um dos pelo menos dois filtros. A etapa de separação é vantajosamente realizada num dispositivo de acordo com WO 2005/065848, cuja descrição é aqui explicitamente incluída. O dispositivo e método aqui descritos foram especialmente desenvolvidos para proporcionar um arranjo seguro, com o qual não é apenas seguramente possível 8

ΕΡ 2 198 983/PT detectar pequenas partes metálicas, tais como parafusos e porcas, mas que permite a sua separação segura pelo fluxo de material em volume remanescente através dos bicos de descarga directamente seguindo o local de observação. Não há no entanto indicação de que o dispositivo e método pudessem também ser utilizados com um material contendo mineral tal como rochas contendo carbonato de cálcio.

Como mencionado anteriormente, o dispositivo é caracterizado pelo uso de dois filtros de raios-X para diferentes níveis de energia que são, em cada caso, levados para a frente dos sensores, de modo que possam ser obtidas diferentes informações com referência às partículas. Em alternativa, os filtros podem directamente seguir a fonte de raios-X, ou pode ser feito uso das fontes de raios-X com diferentes energias emitidas.

Preferivelmente, o meio para separar as partículas de carbonato de cálcio são bicos de descarga descarregando as partículas que não o carbonato de cálcio.

Se as partículas forem amontoadas, pode ser útil usar uma secção de queda, em que os meios de separação são localizados sobre essa secção de queda a jusante da área de detecção.

Através de uma filtração adequada da radiação-X, a montante do sensor particular do sistema de dois canais, há primeiramente uma selectividade espectral. 0 arranjo das linhas de sensor permite então uma filtração independente, de modo a que possa ser obtida a selectividade óptima para uma dada função de separação.

Cada uma das linhas de sensor compreende uma pluralidade de meios detectores. Os meios detectores adequados para uso no presente invento são por exemplo conjuntos de fotodíodo equipados com um cintilador para converter radiação-X em luz visível.

Um conjunto típico tem 64 pixeis (numa fileira) com rastreio de pixel de 0,4 a 0,8 mm. A primeira linha cortada do produto de separação, como um resultado da direcção de 9 ΕΡ 2 198 983/ΡΤ fluxo de material, é retardada até os dados estarem quase simultaneamente disponíveis com os da linha subsequentemente cortada (com o outro espectro de energia). Os dados assim correlacionados com o tempo são convertidos e transmitidos para os electrónicos de avaliação.

Devido à separação de acordo com o presente invento ser um método de única partícula, cada uma das partículas tem que ser apresentada separadamente e com suficiente distância das outras partículas. Para conseguir esta individualização das partículas, dois tipos básicos de separadores podem ser usados: a) o separador "tipo cinta", onde a alimentação é apresentada numa cinta rolante com uma velocidade típica de 2—5 m/s (de acordo com WO 2005/065848), ou b) o separador "tipo-calha (ou gravidade)", em que as partículas são individualizadas e aceleradas enquanto deslizando abaixo de uma calha. A detecção ocorre na calha ou na cinta.

Embora a versão tipo-calha seja geralmente preferida, ambos tipos são basicamente aplicáveis para a bem sucedida separação de impurezas das rochas contendo carbonato de cálcio, usando a classificação por raios-X de acordo com o presente invento.

Preferivelmente, uma linha de sensor correspondendo à largura de fluxo de partículas é formada por meios detectores alinhados, tais como conjuntos de fotodíodos, cuja superfície activa pode ser revestida com um papel fluorescente ou outras telas adequadas.

Os filtros são preferivelmente folhas metálicas através das quais a radiação-X, de diferentes níveis de energia, é transmitida. No entanto, os filtros podem também ser formados por cristais, que reflectem radiação-X a níveis energéticos diferindo mutuamente, particularmente radiação-X em diferentes gamas de energia em diferentes ângulos sólidos.

Geralmente são cobertos um espectro de mais elevada energia e um espectro de mais baixa energia. Para o espectro 10 ΕΡ 2 198 983/ΡΤ de mais elevada energia, é usado um poderoso filtro de passagem, que atenua muito as frequências mais baixas com teor energético inferior. As frequências elevadas são transmitidas com atenuação limitada. Para esta finalidade, é possível usar uma folha metálica de um metal com uma classe de densidade mais elevada, tal como uma folha de cobre de 0,45 mm de espessura. Para o espectro de mais baixa energia, o filtro é usado a montante do sensor dado, como um filtro de absorção que suprime uma gama específica de comprimento de onda de mais elevada energia. É concebido de tal modo que a absorção fique em estreita proximidade com os elementos de mais elevada densidade. Para este efeito, é possível utilizar uma folha metálica de um metal de classe de densidade mais baixa, tal como uma folha de alumínio de 0,45 mm espessura. O arranjo espacial dos filtros pode ser fixado de modo que, pelo movimento das partículas, é possível realizar, após o filtro, uma reflexão adequada da radiação-X, por exemplo, por cristais sobre uma linha ou fileira detectora, no caso de uma associação de dois resultados medidos, gravados em diferentes ocasiões, para as partículas que avançam no fluxo de material em volume.

Preferivelmente, os pelo menos dois filtros são posicionados abaixo do fluxo de partículas e a montante dos sensores, e um tubo de raios-X que produz um espectro de radiação contínuo, é posicionado acima do fluxo de partículas.

Através da colocação dos filtros a montante, é possível restringir a radiação-X a um nível energético específico em relação a uma fonte de raios-X emitindo num espectro mais amplo antes do mesmo colidir com as partículas. Nenhum outro filtro é então requerido entre as partículas de material em volume e o sensor a jusante.

Noutra variante do dispositivo, também é possível trabalhar com dois sensores que seguem entre si transversalmente ao fluxo de partículas e estão, por exemplo, localizados abaixo do mesmo. Através de circuitos de retardamento matemático adequados, é então possível associar 11

ΕΡ 2 198 983/PT a informação de imagem sucessivamente obtida com partículas de material em volume individuais e, após a avaliação matemática, usar os mesmos para controlar os bicos de descarga. É preferido que os pelo menos dois filtros incluam uma pluralidade de filtros para serem utilizados com uma pluralidade de níveis energéticos. A filtração da radiação-X, que atravessou as partículas de material em volume, preferivelmente ocorre em pelo menos dois espectros filtrados pelo uso de folhas metálicas para a captura da radiação-X de localização resolvida, que atravessou as partículas de material em volume integradas em pelo menos um sensor de linha através de uma gama energética predeterminada.

Isto pode ocorrer quando se utiliza um meio sensor (uma longa linha formada a parir de numerosos detectores individuais) passando através de diferentes filtros e sucessivas capturas de radiação transmitida ou, preferivelmente, por duas linhas de sensor com, em cada caso, um filtro diferente, permitindo os filtros a passagem de diferentes espectros, que por um lado tendem a ter uma característica de macieza (baixa energia) e por outro uma característica de dureza (alta energia).

Preferivelmente tem lugar uma classificação e padronização Z das áreas de imagem para determinar a categoria da densidade atómica com base nos sinais do sensor dos fotões de raios-X de diferentes espectros energéticos capturados nas pelo menos duas linhas de sensor. A transformação-Z produz a partir das intensidades de dois canais de diferente formação de imagem espectral, n classes de densidade atómica média (abreviada por Z) , cuja associação é amplamente independente da transmissão por raios-X e, portanto, da espessura do material. A padronização dos valores para uma densidade atómica média de um ou mais materiais representativos seleccionados torna possível classificar diferenciadamente áreas de imagem 12

ΕΡ 2 198 983/PT em ambos lados da curva padrão. Uma calibração, em que através do espectro capturado o contexto é produzido de modo não linear, possibilita a "atenuação" dos efeitos do equipamento. A categoria da densidade atómica gerada durante a padronização para um especifico Z (número atómico de um elemento ou, mais geralmente, densidade atómica média do material) forma a densidade típica dos materiais de participação. Em paralelo, é calculado um outro canal proporcionando a transmissão média resultante através do espectro inteiro.

Pela combinação assistida por computador da categoria da densidade atómica com um intervalo de transmissão (Tmin, Tmax) para os pixeis, pode ser alocada uma categoria característica que pode ser usada para diferenciação do material.

Vantajosamente, é realizada uma segmentação da formação de classe característica para controlar os bicos de descarga com base tanto na transmissão média detectada das partículas de material em volume nos diferentes espectros energéticos de raios-X capturados pelas pelo menos duas linhas de sensor, como também na informação de densidade obtida por padronização-Z.

As rochas contendo carbonato de cálcio de acordo com o presente invento são seleccionadas do grupo que compreende rochas de origem sedimentar e metamórfica, tais como calcário, giz e mármore.

Em geral, as rochas de carbonato de cálcio compreendem quantidades de impurezas variáveis, por exemplo, outros componentes minerais, tais corno dolomite e sílica contendo rochas ou minerais tais como sílica na forma de pederneira ou quartzo, feldspatos, anfibolites, micaxistos e pegmatite, como disseminações, nódulos, camadas dentro da rocha de carbonato de cálcio, ou como rochas laterais, que podem ser separadas do carbonato de cálcio de uma maneira eficiente e selectiva de acordo com o invento. 13 ΕΡ 2 198 983/ΡΤ

Por exemplo, a pederneira pode ser separada de calcário, a dolomite da calcite, ou a pegmatite da calcite.

No entanto, o presente invento também se refere a rochas contendo carbonato misto, tais como rochas de dolomite, das quais os minerais contendo sílica são separados.

Antes da classificação e separação serem realizadas, as rochas são fragmentadas em qualquer dispositivo adequado, por exemplo, num esmagador de mandíbula, cone ou rolo, e opcionalmente classificadas, por exemplo, em telas, a fim de se obter um tamanho de partícula de 1 a 250 nm.

Preferivelmente, as rochas contendo carbonato de cálcio são fragmentadas até um tamanho de partícula na gama de 5 mm a 120 mm, preferivelmente de 10 a 100 mm, mais preferivelmente de 20 a 80 mm, especialmente de 35 a 70, por exemplo, de 40 a 60 mm.

Pode ser ainda vantajoso proporcionar uma ou várias fracções diferentes de tamanho de partícula, que são alimentadas individualmente ao dispositivo de classificação por raios-X descrito anteriormente, e separadas de acordo com as suas propriedades de transmissão por raios-X.

As razões típicas de tamanho de partícula mínima/máxima dentro de uma fracção são, por exemplo, 1:4, preferivelmente, 1:3, mais preferivelmente, 1:2, ou mesmo inferior, por exemplo, os tamanhos de partícula dentro de uma fracção podem ser de 10—30 mm, 30—70 mm, ou 60—120 mn.

Quanto menor for a razão, melhor o ajuste de tempo de retardamento entre a detecção e ejecção, o impulso de ar comprimido para desviar com sucesso as impurezas detectadas de sua trajectória inicial, assim como as categorias definidas de densidade atómica de meio para a gama de tamanho de partícula seleccionada.

Assim, através do método de acordo com o invento, impurezas minerais indesejadas podem ser separadas e removidas do carbonato de cálcio das rochas contendo carbonato de cálcio. Por exemplo, 20—100% em peso das rochas 14

ΕΡ 2 198 983/PT indesejadas contidas podem ser removidas, mais tipicamente 30-95% em peso ou 40—90% em peso, por exemplo, 50 a 75 ou 60 a 70% em peso.

Após separação, como mencionado anteriormente, o carbonato de cálcio purificado, por exemplo, cal, calcário ou mármore, é preferivelmente submetido a uma etapa de fragmentação seca ou húmida. Para este efeito, as partículas podem ser alimentadas numa etapa de esmagamento ou moagem húmido ou seco, por exemplo, esmagador cónico, esmagador de impacto, moinho de martelos, moinho de rolos, moinhos de tambor como moinhos autógenos, moinhos de esferas, ou moinhos de veio.

Após fragmentação, uma outra etapa de classificação (por exemplo, sobre uma tela, em um classificador aéreo, hidrociclone, centrífuga) pode ser usada para produzir o produto final.

As partículas separadas das partículas de carbonato de cálcio puras são tipicamente recarregadas no local da mina ou vendidas como subproduto.

As Figuras descritas em seguida e os exemplos e experiências servem para ilustrar o presente invento e não o devem restringir de modo algum.

Descrição das Figuras

As Figuras la e lb mostram o resultado dos testes de selecção de raios-X com fracção de 10-35 mm de matéria-prima de giz (Fig. la: produto seleccionado, Fig. lb: rejeitado) de acordo com a experiência 1.

As Figs. 2a e 2b mostram o resultado dos testes de selecção de raios-X com fracção de 10-35 mm de matéria-prima de giz (Fig. 2a: produto seleccionado, Fig. 2b: rejeitado) de acordo com a experiência 1.

As Figs. 3a e 3h mostram os rejeitados dos testes de selecção de raios-X com giz de nível 2 (Fig. 3a) e nível 3 (Fig. 3b) (fracção de 35 a 63 mm) de acordo com a experiência 2. 15

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As Figs. 4a e 4b mostram os rejeitados dos testes de selecção de raios-X com giz de nível 4 (Fig. 4a) e nível 5 (Fig. 4b) (fracção de 35 a 63 mm) de acordo com a experiência 2 . A Figura 5a mostra os constituintes minerais presentes na alimentação: pegmatite, anfibolite, dolomite e calcite (da esquerda para a direita) , a Fig. 5b mostra a aceitação após classificação por raios-X, a Fig. 5c mostra a rejeição após a classificação por raios-X de acordo com a experiência 3.

Exemplos

Exemplo 1: Separação de pederneira a partir de giz A matéria prima de giz, contendo cerca de 0,5 a 3% em peso de argila e um elevado teor de pederneira de cerca de 3-9% em peso, foi pré-esmagada num esmagador de mandíbula e peneirada a 10 e 60 mm.

As partículas resultantes foram divididas numa fracção de 10 a 35 mm e uma fracção de 35 a 60 mm a uma razão de massas de cerca de 2:1, e alimentadas a um separador de raios-X Mogensen MikroSort® AQ1101. As duas fracções foram separadas individualmente alimentando-se metade das larguras de máquina com uma fracção de tamanho de cada vez, utilizando as metades das larguras do separador. O material alimentado foi transportado para a área de varrimento numa única camada homogénea criada por um alimentador vibrador electromagnético e uma calha inclinada. As rochas caindo pela calha inclinada foram exploradas e ejectadas em queda livre. As partículas são aceleradas e, portanto, isoladas antes de entrarem em queda livre. Mesmo por baixo da calha, as partículas são irradiadas por uma fonte de raios-X apontada com um ângulo de abertura de aproximadamente 60°. No oposto da fonte de raios-X está o sensor de raios-X de duplo canal, que mede duas diferentes saídas de raios-X. A avaliação dos dados da imagem e a classificação das partes individuais do material são conduzidas por um computador industrial de alto desempenho em alguns milissegundos. A rejeição real do material é feita aproximadamente 150 mm abaixo do local de detecção por uma unidade de válvula solenoide que emite impulsos de ar 16

ΕΡ 2 198 983/PT comprimido para guiar as partículas indesejadas através de uma placa de separação para dentro de uma tremonha de material. Finalmente, as correntes de material rejeitado e aceite podem ser transportadas separadamente. A unidade ejectora consistia em 218 bicos de ar (3 mm de diâmetro), operados com uma pressão de 7 bar.

Os testes de selecção foram realizados a uma produção nominal de 11,5 tph para a fracção de 10 a 35 mm e 25 tph para a fracção de 35 a 600 mm de tamanho. A fim de determinar a eficiência de separação, a percentagem de produto no rejeitado (rochas brancas) e a quantidade de rochas coloridas no produto seleccionado foram determinadas em cada teste de selecção, por separação manual do produto e corrente rejeitada. A partir destes valores foram calculadas a recuperação de rochas coloridas, a selectividade de separação e as perdas de rochas brancas (Tabela 1).

Tabela 1

Teste N. ° Material de alimentação Produto (giz) Rejeitado (pederneira) Dados de desempenho Tamanho de partícula [mm] Pederneira na alimentação [% peso] Recuperação de produto em massa [% peso] Pederneira no produto [% peso] Recuperação de rejeitado em massa [% peso] Giz no rej eitado [% peso] Pederneira no rejeitado [% peso] SELECTIVIDADE Recuperação de pederneira [% peso] RECUPERAÇÃO Perda de giz [% peso] PERDA DE CALCITE 1 10-35 3, 30 93, 35 0, 20 6,65 53, 57 46,4 94,4 3,7 2 35-60 8, 46 91, 12 0, 40 8,88 8,91 91, 1 95, 7 0, 9

Os testes de selecção mostram claramente que a selecção de transmissão por raios-X de dupla energia é uma tecnologia eficiente para detecção e separação de pederneira da matéria-prima de giz.

Para ambas as fracções de tamanho de partícula, a recuperação de pederneira estava na gama de 95% em peso. Na fracção de tamanho 10 a 35 mm, a quantidade de pederneira foi reduzida de 3,3% em peso no separador de alimentação para 0,2% em peso do produto seleccionado. Na fracção de tamanho 35 a 60 mm, a quantidade de pederneira foi reduzida de 8,5% em peso para 0,4% em peso do produto seleccionado. Em ambas 17

ΕΡ 2 198 983/PT as fracções de tamanho a perda de giz no rejeitado está na gama de 1-4% em peso.

As Figuras la e lb e 2a e 2b, respectivamente, mostram os resultados dos testes de selecção de raios-X com a fracção de 10-35 mm (Fig. 1 a/b) e fracção de 35-60 mm (Fig. 2a/b) de matéria-prima de giz (la/2a: produto seleccionado; lb/2b: rej eitado) . A separação da pederneira na matéria prima de giz antes dos processos de neutralização ou moagem é o método mais eficiente e económico para reduzir problemas com o alto desgaste de máquina. Os processos de classificação por raios-X podem ser operados directamente com o giz pré-esmagado e não precisam de uma instalação de lavagem de matéria-prima. Os rejeitados do separador podem ser retro-alimentados para a pedreira sem problemas.

Exemplo 2: Separação de pederneira a partir de giz

Amostras de giz de quatro diferentes níveis de produção contendo cerca de 0,5-3% em peso de argila e tendo diferentes teores de pederneira de 0,4-4% em peso (cf. Tabela 3) foram pré-esmagadas em um esmagador de garras a um tamanho nominal de partícula de 10 a 75 mm, subsequentemente peneiradas em 4 fracções (Tabela 2):

Tabela 2

Fracção de tamanho [mm] Proporção [% peso] >63 31 35-63 40 12-35 21 <12 8 A fracção de 12 a 35 mm e as fracções de 35 a 63 mm foram alimentadas a um separador de raios-X Mogensen MikroSort® AQ1101. As duas fracções foram separadas individualmente alimentando metade das larguras de máquina com uma fracção de tamanho de cada vez, utilizando as metades das larguras do separador. O material alimentado foi 18

ΕΡ 2 198 983/PT transportado para a área de varrimento numa única camada homogénea criada por um alimentador vibrador electromagnético e uma calha inclinada. As rochas caindo pela calha inclinada foram exploradas e ejectadas em queda livre. As partículas são aceleradas e portanto isoladas antes de entrarem em queda livre. Mesmo sob a calha, as partículas são irradiadas por uma fonte de raios-X apontada com um ângulo de abertura de aproximadamente 60°. No oposto da fonte de raios-X está o sensor de raios-X de duplo canal, que mede duas diferentes saídas de raios-X. A avaliação dos dados da imagem e a classificação das partes individuais do material são conduzidas por um computador industrial de alto desempenho em alguns milissegundos. A rejeição real do material é feita aproximadamente 150 mm abaixo do local de detecção por uma unidade de válvula solenoide que emite impulsos de ar comprimido para guiar as partículas indesejadas através de uma placa de separação para uma tremonha de material. Finalmente, as correntes de material rejeitado e aceite podem ser transportadas separadamente. A unidade ejectora consistia em 218 bicos de ar (3 mm de diâmetro) , operados com uma pressão de 7 bar.

Os testes de selecção foram realizados a uma produção nominal de 11,5 tph para a fracção de 12 a 35 mm e de 20 tph para a fracção de 35 a 63 mm de tamanho.

Para determinar a eficiência de separação, a percentagem de produto no rejeitado (giz) e a quantidade de pederneira no produto seleccionado foram determinadas para cada teste de selecção, por separação manual do produto e corrente rejeitada. A partir destes valores foram calculadas a recuperação de pederneira, a selectividade de separação e as perdas de giz (Tabela 3). 19

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Tabela 3

Teste N. ° Material de alimentação Produto (giz) Rejeitado (pederneira) Dados de desempenho Tamanho de partícula [mm] Pederneira na alimentação [% peso] Recuperação de produto em massa [% peso] Pederneira no produto [% peso] Recuperação de rejeitado em massa [% peso] Giz no rejeitado [% peso] Pederneira no rejeitado [% peso] S ELECTIVIDADE Recuperação de pederneira [% peso] RECUPERAÇÃO Perda de giz [% peso] PERDA DE CALCITE 1 Giz Nível 2 12-35 3,91 94,64 0,85 5,36 42,06 57,9 79,4 2, 3 2 Giz Nível 3 12-35 2,76 95,81 0,58 4,19 47,35 52,6 79,9 2,0 3 Giz Nível 4 12-35 1,21 97,25 0,20 2,75 63,17 36,8 84,0 1, 8 4 Giz Nível 5 12-35 1,27 96,45 0,00 3,55 64,10 35,9 100,0 2, 3 5 Giz Nível 2 35-63 2,98 96,15 0,54 3,85 35,94 64,1 82,7 1, 4 6 Giz Nível 3 35-63 0,45 96,94 0,09 3,06 88,15 11,9 80,9 2,7 7 Giz Nível 4 35-63 1,35 96,00 0,12 4,00 69,22 30,8 91,4 2,8 8 Giz Nível 5 35-63 1,81 95,72 0,03 4,28 58,41 41,6 98,2 2,5

Os testes de selecção mostram claramente que a selecção de transmissão por raios-X de dupla energia é uma tecnologia eficiente para detecção e separação de pederneira da matéria-prima de giz.

Para ambas as fracções de tamanho de partícula e todas as amostras testadas, foi obtida uma recuperação de pederneira na gama de 80-90% em peso. O teor de pederneira detectado no material de alimentação a partir dos vários níveis de produção variou entre 0,5% em peso e 3,9% em peso. Pela classificação por raios-X, o teor de pederneira poderia ser reduzido para 0,1 a 0,8% em peso, no produto seleccionado de ambas as fracções de tamanho. A corrente rejeitada para ambas fracções de tamanho continham cerca de 50% em peso de giz e 50% em peso de 20

ΕΡ 2 198 983/PT pederneira, o que resulta numa perda de giz no rejeitado na gama de 1,5 a 4% em peso.

Isto é também claramente mostrado nas Figuras 3a e 3b, e 4a e 4b, respectivamente, mostrando os rejeitados dos testes de selecção de raios-X com giz de nível 2 (Fig. 3a) (fracção de 35 a 63 mm) e nível 3 (Fig. 3b) (fracção de 35 a 63 mm), assim como de nível 4 (Fig. 4a) (fracção de 35 a 63 mm) e 5 (Fig. 4b) (fracção de 35 a 63 mm).

Além disso, por separação manual e avaliação dos rejeitados pelos testes de selecção, torna-se evidente que o mesmo separador de raios-X até detectou e rejeitou torrões de argila (cf. Fig. 3b).

Exemplo 3: Separação de dolomite e pegmatite a partir de calcite

Uma amostra de matéria-prima de carbonato de cálcio contendo 60-80% em peso de calcite, 10-20% em peso de dolomite, 5-10% em peso de pegmatite e 5-10% em peso de anfibolite (cf. Fig. 5a mostrando os constituintes minerais presentes na alimentação: pegmatite, anfibolite, dolomite e calcite (da esquerda para a direita)), foi pré-esmagada e peneirada em diferentes fracções de tamanho. A fracção de tamanho 11-60 mm foi alimentada a um separador de raios-X MikroSort® AQ1101 com o objectivo principal de remover dolomite e pegmatite a partir de carbonato de cálcio.

Os resultados, bem como a Fig. 5b mostrando a aceitação e a Fig. 5c mostrando a rejeição após classificação por raios-X, respectivamente, demonstram claramente que a maioria das impurezas (dolomite, pegmatite) pode ser detectada e separada com sucesso por classificação por raios-X. Como representado na Tabela 4, foram removidos 82% em peso de dolomite e >99% em peso de partículas de pegmatite, recuperando 67% em peso de massa na aceitação e perdendo somente 7,7% em peso de carbonato no rejeitado. 21

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Tabela 4

Material na alimentação Produto = Aceite Rejeitado Dados de desempenho Tamanho de partícula Dolomite Pegmatite Anfibolite Massa Dolomite Pegmatite Massa Calcite Selectividade Recuperação no rejeitado [%peso] Perda de calcite Dolomite Pegmatite [mm] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] [%peso] 11-60 14 7 7 67,2 3,7 0,05 32,8 16,8 83,2 82,2 99,5 7,7

Lisboa, 2011-11-23

Claims (17)

1. ΕΡ 2 198 983/PT 1/3 REIVINDICAÇÕES 1. Método para separar impurezas minerais que acompanham rochas contendo carbonato de cálcio, através de - cominuição e classificação das rochas de carbonato de cálcio até um tamanho de partícula na gama de 1 mm a 250 mm, - separação das partículas de carbonato de cálcio por remoção das partículas que compreendem componentes diferentes de carbonato de cálcio por meio de uma área de detecção a jusante e controlável por meios de avaliação controlados por computador, como uma função de sinais de sensor resultantes da radiação que penetra no fluxo das ditas partículas, sendo a dita radiação emitida por uma fonte de raios-X e capturada em pelo menos um meio sensor, em que a radiação-X é deixada passar pelo menos em dois dispositivos de filtro em relação aos espectros energéticos mutuamente diferentes posicionados a montante do pelo menos um meio sensor e linhas de sensor com uma pluralidade de pixeis individuais posicionados transversalmente ao fluxo de partículas como meio sensor, sendo proporcionada uma linha de sensor para cada um dos pelo menos dois filtros.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as partículas serem transportadas numa cinta transportadora ("separador tipo cinta") ou por deslizarem numa calha ("separador tipo calha/gravidade").
3. 3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por uma linha de sensor, que corresponde a uma largura do dito fluxo de partículas, ser formada por meios detectores dispostos linearmente.
4. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os pelo menos dois filtros serem folhas metálicas, através dos quais é transmitida a radiação-X de níveis energéticos mutuamente diferentes.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os pelo menos dois filtros ΕΡ 2 198 983/ΡΤ 2/3 serem posicionados sob o fluxo de partículas e a montante dos sensores, e um tubo de raios-X, produzindo um espectro contínuo, ser posicionado acima do fluxo de partículas.
6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os pelo menos dois filtros incluírem uma pluralidade de filtros para utilização com uma pluralidade de níveis energéticos.
7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a radiação-X, que atravessou as partículas, ser filtrada em pelo menos dois espectros diferentes filtrados pelo uso de folhas metálicas para captura da dita radiação-X de localização resolvida, que atravessou as ditas partículas integradas em pelo menos uma linha de sensor para um filtro, sobre uma gama de energia predeterminada.
8. 8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por haver uma classificação e padronização-Z das áreas de imagem para determinar uma categoria de densidade atómica com base nos sinais do sensor dos fotões de raios-X de diferentes espectros energéticos capturados em pelo menos duas linhas de sensor.
9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado por haver uma segmentação de uma formação de classe característica para controlar os bicos de descarga, com base tanto na transmissão média detectada de ditas partículas do dito material em volume em diferentes espectros energéticos de raios-X capturados pelas pelo menos duas linhas de sensor, como na informação de densidade obtida pela padronização-Z.
10. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por as rochas contendo carbonato de cálcio serem seleccionadas do grupo que compreende rochas de origem sedimentar e metamórfica, tais como calcário, giz, mármore e dolomite.
11. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por as impurezas minerais serem ΕΡ 2 198 983/PT 3/3 seleccionadas do grupo que compreende quantidades variáveis de rochas ou minerais contendo dolomite e sílica, tais como sílica na forma de pederneira ou quartzo, feldspatos, anfibolites, micaxistos e pegmatite, como disseminações, nódulos, camadas dentro da rocha de carbonato de cálcio, ou como rochas laterais.
12. 12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por as rochas contendo carbonato de cálcio serem cominuídas até um tamanho de partícula na gama de 5 mm a 120 mm, preferivelmente de 10 a 100 mm, mais preferivelmente de 20 a 80 mm, especialmente de 35 a 70, por exemplo, de 40 a 60 mm.
13. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por uma ou várias fracções diferentes de tamanho de partículas cominuídas serem submetidas à etapa de separação.
14. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a razão de tamanho mínimo/máximo de partícula dentro de uma fracção ser de 1:4, preferivelmente 1:3, mais preferivelmente 1:2.
15. 15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado por os tamanhos de partícula dentro de uma fracção estarem numa gama de 10-30 mm, preferivelmente numa gama de 30—70 mm, mais preferivelmente numa gama de 60-120 mm.
16. 16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por após a etapa de separação, as partículas de carbonato cálcio serem submetidas a uma etapa de cominuição.
17. 17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por após a etapa de cominuição, as partículas de carbonato de cálcio serem submetidas a uma etapa de classificação. Lisboa, 2011-11-23