Pesca com isca artificial beneficiamento de minerais

2.3.1 Princípio da separação por jig A separação por jig é um método de separação por gravidade para separar minerais em um fluxo de água que corre verticalmente com velocidades variáveis. O equipamento utilizado é chamado de jig. O espaço dentro do jig destinado à separação de minerais é chamado de câmara de jig, que contém peneiras fixas ou móveis. A primeira é chamada de peneira fixa e a segunda, de peneira móvel. Durante a operação, o material a ser separado forma uma camada sobre a peneira, chamada de leito, e a água flui periodicamente através da peneira. Quando o fluxo de água aumenta, o leito se desprende da superfície da peneira e se solta. Partículas minerais de diferentes densidades sofrem transferência relativa sob a ação da diferença de pressão estática e da diferença de velocidade de sedimentação; os minerais mais pesados entram na camada inferior, e os minerais mais leves se deslocam para a camada superior. Quando o fluxo de água diminui, o leito se compacta gradualmente, e as partículas minerais pesadas mais finas podem continuar a passar pelas lacunas do leito para entrar na camada inferior, reabastecendo e recuperando os minerais pesados. Esse processo é chamado de sucção. Esse processo se repete até que os minerais leves e pesados sejam separados. O concentrado e os rejeitos são então descarregados separadamente (conforme mostrado na Figura 2-5).

A separação por jig é um método simples e econômico para o processamento de minérios de granulometria grossa, média e até mesmo fina. É amplamente utilizada em depósitos aluviais que contêm metais preciosos e raros, como ouro, tântalo, nióbio, titânio e zircônio. Suas principais desvantagens são o alto consumo de água, a necessidade de alimentação classificada no processamento de minérios metálicos e a eficiência de separação relativamente baixa no processamento de minérios de granulometria fina. A faixa máxima de granulometria para minérios metálicos processados é de 50 a 0,1 mm, com uma faixa adequada de granulometria de alimentação de 20 a 0,2 mm.

2.3.2 Jigs Os jigs podem ser classificados de acordo com as matérias-primas processadas, o meio de classificação, se as placas de peneira são móveis, as peças móveis que acionam o fluxo de água, o tipo de mecanismo de transmissão, o tamanho das partículas de alimentação, o tipo de curva de ciclo e a forma da superfície da câmara de classificação. Com base nas matérias-primas processadas, dividem-se em jigs de mineração e jigs de carvão. Com base no meio de classificação, dividem-se em jigs hidráulicos e jigs pneumáticos. Com base na mobilidade das placas de peneiramento, dividem-se em jigs de tela fixa e jigs de tela móvel. Com base nas peças móveis que impulsionam o fluxo de água, podem ser divididos em jigs de pistão, jigs de diafragma, jigs com agitação hidráulica e jigs de ar comprimido. Os jigs de diafragma são utilizados principalmente no processamento de minérios metálicos. Os jigs de diafragma podem ser ainda classificados, de acordo com a posição do diafragma, em jigs de diafragma com movimento lateral, jigs de diafragma com movimento inferior e jigs de diafragma com movimento lateral (conforme mostrado na Figura 2-6).

Figura 2-6: Diagrama esquemático da classificação de gabaritos de diafragma

a — Gabarito com diafragma de deslocamento lateral; b — Gabarito com diafragma de deslocamento para baixo com fundo cônico móvel;

c — Gabarito com diafragma interno de movimento descendente; d — Gabarito com diafragma externo de movimento lateral; e — Gabarito com diafragma interno de movimento lateral

2.3.2.1 Gabarito de diafragma com montagem lateral

Sua estrutura é mostrada na Figura 2-7. O diafragma está localizado ao lado da câmara de jigging. Ele foi inspirado no jig de Denver, dos Estados Unidos, e também é conhecido como jig do tipo Denver. A máquina contém duas câmaras de jigging conectadas em série, cada uma com uma malha de 450 mm × 300 mm. O diafragma é acionado por um mecanismo de articulação excêntrica, que consiste em dois discos excêntricos. O ajuste de suas posições relativas permite que o curso varie na faixa de 0 a 25 mm. Estão disponíveis duas frequências de curso: 329 e 420 cursos/minuto. O fluxo de água segue um movimento periódico sinusoidal. A máquina possui um forte efeito de sucção, exigindo reabastecimento frequente de grandes quantidades de água de subfluxo pela parede lateral. É adequada para o processamento de diversos minérios metálicos, depósitos aluviais auríferos e de metais raros. O tamanho máximo das partículas de alimentação é de 12 a 18 mm, o limite inferior do tamanho das partículas recuperáveis é de 0,2 mm, a capacidade de processamento de cada unidade é de 1 a 5 toneladas/hora e o consumo de água de uma única unidade é de 5 a 15 metros cúbicos/hora.

Figura 2-7 Gabarito com diafragma de deslocamento lateral: 1 — Mecanismo excêntrico; 2 — Diafragma

2.3.2.2 Gabarito de diafragma de ação descendente Seu diafragma de acionamento está localizado abaixo da câmara de moldagem. Os principais tipos incluem gabaritos de diafragma cônico de ação descendente, gabaritos alternativos, gabaritos retangulares de onda em dente de serra, gabaritos circulares hidráulicos e gabaritos com motor Carri. O gabarito de diafragma cônico de ação descendente é o mais amplamente utilizado em meu país, e seu diagrama estrutural é mostrado na Figura 2-8.

Figura 2-8: Diagrama esquemático de um gabarito com diafragma cônico de movimento inferior

1 — Dispositivo de transmissão; 2 — Diafragma; 3 — Superfície da tela; 4 — Estrutura

O jig de diafragma cônico com fundo móvel, também conhecido como jig Pan American Placer ou MexaHoop, consiste em duas câmaras quadradas em série, cada uma com um fundo cônico vibratório circular, conectadas ao corpo da máquina por um anel de diafragma. O fundo cônico vibratório é apoiado em uma estrutura vibratória. Uma extremidade da estrutura vibratória está conectada a um disco excêntrico de transmissão por meio de uma placa de mola. Quando o disco excêntrico gira, o fundo cônico vibra para cima e para baixo. O disco excêntrico possui uma estrutura de duplo excêntrico com uma excentricidade total de 0 a 26 mm. São alcançados três cursos por minuto mediante a troca da polia: 256, 300 e 350 rpm. No meu país, esse tipo de jig é utilizado para processar tungstênio, estanho, minérios de sulfeto e minérios auríferos, com o concentrado descarregado por meio de um método de descarga por peneira passante. O tamanho máximo das partículas de alimentação é de 18 mm, mas, em aplicações práticas, não excede 10 mm, e o tamanho mínimo das partículas recuperáveis é de 0,1 mm.

A estrutura do jig vibratório composto (conhecido como jig Wemco-Remer nos EUA) é semelhante à do jig cônico de ação descendente. Ela consiste em duas câmaras de vibração conectadas em série, com um disco excêntrico que aciona a estrutura para oscilar, fazendo com que os baldes cônicos nela instalados vibrem alternadamente para cima e para baixo. A diferença é que ele possui dois conjuntos de mecanismos de acionamento excêntricos: um para operação de curso alto e curso curto e outro para operação de curso baixo e curso longo. Ambos atuam em conjunto sobre a estrutura oscilante para produzir vibrações compostas nos baldes cônicos.

O gabarito de onda dente de serra retangular e o gabarito de onda dente de serra trapezoidal apresentam estruturas semelhantes, sendo que a diferença reside no fato de o primeiro consistir em duas câmaras quadradas conectadas em série, enquanto o segundo consiste em duas câmaras trapezoidais horizontais conectadas em série. Cames e molas acionam os diafragmas dos baldes cônicos para que se movam simultaneamente por meio de uma viga transversal, e a curva de deslocamento do fluxo de água tem a forma de uma onda em dente de serra. O primeiro é usado principalmente para o beneficiamento de minério aluvial aurífero, enquanto o segundo é utilizado para o processamento de cassiterita e minérios sulfurosos. 2.3.2.3 Jig Circular Sua seção transversal horizontal é circular, e ele utiliza um sistema de transmissão mecânico-hidráulico. Um rastelo giratório está instalado na parte superior da câmara de jigagem, por isso também é chamado de jig circular hidráulico. É frequentemente instalado em dragas de ouro ou estanho para separar ouro aluvial ou minério de estanho. Uma versão aprimorada do jig circular é chamada de jig radial MTE (empresa MTE, Holanda), comumente disponível nos modelos de três câmaras a 90°, seis câmaras a 180° e nove câmaras a 270°. O diafragma abaixo da câmara de agitação é acionado pela haste do pistão do cilindro acionado. A curva distância-tempo do pistão do cilindro acionado é controlada por um came rotativo que aciona a haste do pistão do cilindro motor. O raio de cada ponto na borda externa do came, se expandido continuamente de acordo com o ângulo de rotação, apresenta uma forma de onda em dente de serra. Portanto, a curva do ciclo de agitação do fluxo de água é uma forma de onda retangular, enquanto a curva de deslocamento é uma forma de onda em dente de serra. Essa curva de ciclo tem a característica de subida rápida da água e queda lenta da água. A velocidade descendente do fluxo de água é próxima da velocidade de sedimentação do leito, reduzindo o impacto da hidrodinâmica na estratificação, melhorando a eficiência da classificação e diminuindo a quantidade de água de subenchimento.

O princípio de funcionamento do sistema mecânico-hidráulico é mostrado na Figura 2-9. Quando o cone móvel desce, a energia cinética da água, do minério e do cone móvel na câmara de jigging é absorvida pelo acumulador e convertida em energia potencial. Quando o diafragma volta a subir, a energia potencial é liberada para realizar trabalho, impulsionando o movimento do diafragma. Essa energia pode ser utilizada repetidamente, resultando em bons efeitos de economia de energia.

Figura 2-9 Diagrama do princípio de funcionamento do sistema mecânico-hidráulico

1 — Acumulador; 2 — Cilindro acionado; 3 — Cone do diafragma; 4 — Came; 5 — Cilindro acionado

Os jigs circulares dos tipos DYTA e PYTA desenvolvidos em meu país utilizam, respectivamente, um motor regulador de velocidade e uma polia para acionar o came. O círculo completo é composto por 12 câmaras trapezoidais do jig, com um diâmetro de 7.750 mm. Elas processam minério de ouro aluvial, com a maioria das partículas de alimentação menores que 15 mm, permitindo a alimentação sem classificação. A capacidade de processamento é de 280 toneladas/hora, e a taxa de recuperação de ouro pode chegar a 98%.

2.3.2.4 Gabarito de diafragma com montagem lateral

O diafragma está localizado na parede inferior ou na parede divisória da câmara do jig. Jigs retangulares com diafragma deslocado lateralmente, jigs para partículas grandes, jigs do tipo Yuba, jigs trapezoidais de fileira única e de fileira dupla, etc., todos pertencem a esse tipo de jig.

O diafragma de um jig retangular com acionamento lateral é montado na parte externa do invólucro, abaixo da placa de peneiramento, e é acionado por um mecanismo de articulação excêntrica. A câmara do jig possui seção transversal retangular horizontal e está disponível nas configurações de uma fileira com duas câmaras e duas fileiras com quatro câmaras. A estrutura do jig de duas fileiras e quatro câmaras 2LTC-79/4 é mostrada na Figura 2-10. Ele também está disponível para o processamento de minério de grão grosso (12-3 mm) e de grão fino (3-0 mm). No primeiro caso, os produtos pesados subdimensionados são descarregados centralmente, enquanto no segundo, os produtos pesados são descarregados individualmente de cada câmara. Esta máquina possui uma ampla faixa de ajuste do curso do diafragma, variando continuamente de 0 a 50 mm. A frequência do curso é ajustada mediante a troca de polias de diferentes diâmetros. É comumente utilizada para o processamento de minérios de ferro, manganês, tungstênio, estanho e minérios auríferos.

A estrutura de um jig para partículas grandes é mostrada na Figura 2-11. O principal modelo desenvolvido em meu país é o Am-30, capaz de processar minério de granulometria grossa. Sua estrutura e método de transmissão são semelhantes aos de um jig de diafragma com acionamento lateral típico. No entanto, seu diafragma possui um curso amplo, com curso máximo de 50 mm e tamanho máximo das partículas de alimentação de 30 mm. O concentrado é descarregado por meio de um método de descarga por cima da peneira, com uma válvula de descarga em forma de V na extremidade da placa da peneira.

Figura 2-10700×900: Diagrama da estrutura do gabarito retangular com diafragma de deslocamento lateral

1 — Canaleta de alimentação; 2 — Chassi júnior; 3 — Motor; 4 — Eixo intermediário; 5 — Placa de peneira; 6 — Diafragma de acionamento; 7 — Dispositivo de transmissão

A peneira é controlada por uma placa em forma de V. Os produtos pesados passam pela borda inferior da placa em forma de V e são descarregados por meio de um vertedouro. Os produtos mais leves se deslocam ao longo de ambos os lados da placa em forma de V e, em seguida, passam por cima dos defletores. Em condições de granulometria grossa, a rocha circundante e a ganga são separadas, e os produtos pesados são submetidos a britagem e separação adicionais. Em algumas condições, o concentrado pode ser obtido diretamente.

Figura 2-11 Estrutura do gabarito para partículas grandes do Am-30

1 — Chassi; 2 — Caixa; 3 — Tambor; 4 — Caixa de transmissão; 5 — Dispositivo de descarga sob a peneira;

6 — Defletor separador em forma de V; 7 — Motor; 8 — Placa de peneiramento

O diafragma do jig do tipo YIba é montado nas paredes das extremidades de alimentação e descarga, com a direção do fluxo da pasta perpendicular ao diafragma. Alguns diafragmas são montados nas paredes laterais do invólucro. Existem os tipos de fileira única com duas câmaras e de duas fileiras com quatro câmaras, utilizados principalmente para a separação de minério de ouro aluvial.

A seção transversal horizontal da câmara de peneiramento da peneira trapezoidal aumenta da extremidade de alimentação até a extremidade de descarga, e a superfície da tela é um trapézio contínuo. Existem várias formas; a mais antiga em nosso país foi a peneira trapezoidal de oito câmaras e duas fileiras, que é amplamente utilizada. Sua estrutura é mostrada na Figura 2-12. Um mecanismo de articulação excêntrica é utilizado para acionar o movimento do diafragma na parede lateral. Suas especificações são expressas como comprimento de uma única câmara × (largura da extremidade de alimentação ~ largura da extremidade de descarga). O maior modelo é o 2LTC-610%T, com especificações de 900 mm × (600～1000) mm, tamanho máximo das partículas de alimentação de 10～13 mm e tamanho efetivo das partículas recuperadas de 5～0,075 mm.

Figura 2-12: Diagrama esquemático de um gabarito trapezoidal de duas fileiras e oito câmaras

1 — Comedouro; 2 — Agitador dianteiro; 3 — Caixa de transmissão; 4 — Motor;

5 — Estrutura da peneira; 6 — Agitador traseiro; 7 — Câmara de agitação; 8 — Diafragma do agitador; 9 — Placa da peneira

A peneira do tipo industrial é uma peneira de diafragma de ação lateral, de uma fileira e três câmaras, desenvolvida em meu país, com especificações de 1.100 mm × (750～1.050) mm. Sua característica é que o diafragma é acionado por um cabeçote de mesa vibratória do tipo 6-S. As características do fluxo de água são de movimento assimétrico, com grande velocidade ascendente e pequena velocidade descendente, resultando em um curso curto e uma faixa de ajuste reduzida. É adequado para o processamento de minérios de grão fino (-3 mm).

2.3.2.5 Dispositivo de agitação hidráulico

Sua característica é utilizar uma válvula para agitar intermitentemente o fluxo de água ascendente, sem que nenhum outro mecanismo de transmissão esteja instalado no interior da máquina. Sua estrutura é mostrada na Figura 2-13. A água pressurizada (30-250 kPa) entra abaixo da válvula por meio de um tubo, empurrando a válvula para cima. A água então flui para a câmara de agitação, agitando e separando o leito. À medida que a água flui rapidamente abaixo da válvula, a pressão diminui, e a válvula se fecha sob a ação da mola. A pressão da água então aumenta novamente, reabrindo a válvula, criando assim um ciclo de jigagem com fluxo de água apenas para cima. Como não há fluxo de água para baixo, o leito fica altamente disperso, permitindo grande rendimento, mas apenas produtos pesados e de granulometria grossa podem ser recuperados. Esse tipo de jig foi utilizado relativamente cedo e é empregado principalmente no processamento de minério de ouro em veios. Ele é instalado em um ciclo de moagem em circuito fechado para recuperar ouro de granulometria grossa ou outros minerais pesados isolados, a fim de evitar a moagem excessiva.

Figura 2-13 Gabarito hidráulico

1 — Placa de filtragem; 2 — Tela de filtragem; 3 — Tubulação principal de água; 4 — Diafragma de borracha; 5 — Mola; 6 — Válvula; 7 — Tubulação de entrada

2.3.2.6 Gabarito de tela móvel

Sua característica é utilizar a vibração da placa de peneira para soltar o leito e obter a estratificação. O primeiro jig de peneira móvel foi uma lavadora manual em forma de barril. O minério era colocado na estrutura da peneira, que era então colocada em um balde com água, e a estrutura era vibrada manualmente para soltar e estratificar o minério, removendo os produtos mais leves e mais pesados camada por camada.

A estrutura do gabarito de peneira móvel hidráulico LTD1625, desenvolvido em meu país, é mostrada na Figura 2-14. As duas paredes laterais da estrutura da peneira móvel se estendem por cerca de duas vezes o comprimento da superfície da peneira e são fixadas nas extremidades por meio de pinos. A outra extremidade está conectada à haste do pistão do cilindro hidráulico localizado acima da placa de peneira, acionando o movimento da estrutura da peneira. Durante a operação, o minério bruto é alimentado em uma das extremidades da superfície da peneira, solto e estratificado pela vibração e, simultaneamente, movido ao longo da superfície da peneira em direção à extremidade de descarga. Os minerais pesados da camada inferior são descarregados em um dos lados da roda elevadora por meio da roda de descarga, enquanto os minerais leves atravessam o vertedouro de transbordamento e entram no outro lado da roda elevadora. À medida que a roda elevadora gira, eles são descarregados separadamente em calhas de produtos leves e pesados e, em seguida, transportados para fora por uma esteira transportadora. O minério fino que cai através da peneira para o fundo do tanque é bombeado para o espessador por meio de uma bomba de areia. A água de transbordamento é reciclada, e o sedimento é misturado ao concentrado. A área da peneira chega a 4 m², com capacidade de processamento de 80 a 100 toneladas/hora e tamanho de partícula de alimentação de 130 a 15 mm.

Figura 2-14 Diagrama esquemático da peneira hidráulica móvel LTD1625

1 — Tubulação de abastecimento de água; 2 — Interruptor de reversão do efeito Hall; 3 — Cilindro hidráulico; 4 — Motor hidráulico da roda de descarga;

5 — Roda de elevação; 6 — Calha de descarga de rejeitos; 7 — Calha de descarga de minério; 8 — Peneira móvel; 9 — Roda de descarga; 10 — Canal de transbordamento; 11 — Chassi; 12 — Estrutura

2.3.3 Processo de fixação

A beneficiamento por jig geralmente utiliza água como meio, e o ar é utilizado como meio apenas em condições especiais; esse processo é chamado de jigagem pneumática. O tempo necessário para que a água complete um ciclo através da peneira é chamado de ciclo de jigagem. A distância máxima que a água percorre para cima e para baixo na câmara de jig é chamada de curso do fluxo de água, e o número de ciclos completados pelo fluxo de água por minuto é chamado de curso ou frequência. Para evitar que o leito se torne muito denso nas fases finais do fluxo de água e para ajustar a intensidade da sucção, é necessário adicionar água sob a peneira; isso é chamado de água sob a peneira. Os principais fatores que afetam a eficiência da separação por jig são as propriedades do minério, a taxa de alimentação, o curso, a frequência do curso e o volume de água de fração inferior. A maior eficiência de separação só pode ser alcançada otimizando-se esses parâmetros do processo por meio de experimentos baseados nas propriedades do minério. Geralmente, ao processar minério de grão grosso, são necessários um leito espesso, grande curso e baixa frequência de curso, com uma produtividade de aproximadamente 8–10 toneladas por unidade de área (m²·hora) e consumo de água (água de alimentação e água de fração inferior) de 6–8 m³/(tonelada·hora). Ao processar minério de grão fino, os parâmetros do processo são invertidos: deve-se utilizar uma camada fina, curso curto e alta frequência de curso, reduzindo a vazão para 3–4 toneladas por unidade de área (m²·hora) e o consumo de água para 4–6 m³/(tonelada·hora).