Processo de beneficiamentoMoinho de bolas com transbordamento para hematita

6.4.1 Lavabilidade da hematita

Os métodos de separação da hematita incluem a separação magnética, a flotação, a separação por gravidade, etc. Esses métodos podem ser combinados para formar diferentes processos de separação.

(1) Lavável por gravidade. A densidade da hematita é geralmente superior a 5,0 g/cm³. Quando a densidade dos minerais de ganga comuns é de 3 a 3,2 g/cm³, o critério de concentração por gravidade é de 1,82 a 2, e a concentração por gravidade é relativamente fácil. Mas, no caso de outros minerais de ferro com densidade de 4 g/cm³, em relação aos mesmos minerais de ganga, o critério de concentração por gravidade é de 1,36 a 1,6, o que significa que a concentração por gravidade é relativamente difícil. A concentração por gravidade é fácil para o minério de granulometria grossa com tamanho de partícula livre superior a 0,5 mm, mas a capacidade de processamento e a eficiência de separação podem ser significativamente reduzidas para o minério de granulometria média ou fina, com tamanho de partícula livre entre 0,15 mm e 0,04 mm. A concentração por gravidade é muito difícil de ser utilizada para tratar minério de ferro finamente disseminado com tamanho de partícula livre inferior a 0,03 mm.

(2) Lavável com campo magnético. A hematita apresenta magnetismo fraco, enquanto a pseudohematita possui magnetismo forte. A pseudohematita pode ser recuperada em um separador magnético de intensidade média, na faixa de aproximadamente 6.000 a 80.000 e. A hematita precisa ser recuperada em um separador magnético de alta intensidade, de 120.000 e. A especularita situa-se entre as duas e requer uma intensidade de campo de 8.000 a 100.000 e. A limonita e a siderita requerem uma intensidade elevada, superior a 150.000 e. Se houver minerais silicatos com magnetismo fraco, como a granada e a biotita, nos minerais de ganga, é difícil separá-los dos minerais de ferro em um campo magnético de alta intensidade acima de 120.000 e.

(3) Flutuabilidade. A flutuabilidade diminui na seguinte ordem: hematita, especularita, siderita e limonita. Se o minério contiver minério de sulfeto não ferroso, geralmente se recorre à flotação para separar o minério de sulfeto do minério de ferro. Quando o minério contém calcita, dolomita, magnesita, fluorita, apatita e outros minerais de cálcio e magnésio que flutuam facilmente, o método de flotação é frequentemente utilizado para separá-los dos minerais de ferro; no entanto, isso é mais difícil do que no caso anterior, pois o coletor de ácidos graxos apresenta baixa seletividade e também pode coletar minerais de ferro. Além disso, a ativação dos minerais de ferro por um grande número de íons metálicos na polpa e a presença de lodo pioram ainda mais a seletividade.

6.4.2 Processo de beneficiamento da hematita

6.4.2.1 Processo de torrefação e separação magnética

A torrefação e a separação magnética costumavam ser um dos métodos eficazes para o beneficiamento da hematita, mas causavam problemas ambientais. A torrefação de redução em forno de poço é uma técnica madura e conta com uma longa história de aplicação na produção. Ela era utilizada para tratar minério em pedaços de 20 a 75 mm. O forno rotativo era utilizado para a torrefação com magnetização de minério de 0 a 20 mm, mas possui menos histórico de produção. O minério em pó é comumente concentrado por meio da combinação de separação de alta intensidade, concentração por gravidade, flotação e outros métodos.

No processo de torrefação, o minério em bruto é classificado por granulometria e submetido à torrefação, utilizando-se uma polia magnética para fechar o circuito de torrefação. As principais desvantagens do processo de torrefação e separação magnética incluem o alto consumo de energia, o alto custo de produção e a alta força coercitiva após a torrefação, o que pode causar arrastamento e diminuir o índice de concentração. Portanto, esse tipo de processo está sendo substituído por outros processos combinados, como a separação magnética de alta intensidade e a flotação reversa.

6.4.2.2 Processos de flotação

A flotação tem recebido cada vez mais atenção devido às suas vantagens, como baixo limite de granulometria, alta velocidade de separação e fácil controle. É utilizada para concentrar quartzito magnetítico, quartzito hematítico e taconito. Existem quatro tipos de processos de flotação para minério de ferro: flotação aniónica positiva, flotação catiônica reversa, flotação aniónica reversa e flotação por floculação seletiva, sendo que a flotação positiva é utilizada principalmente na flotação de hematita.

Em flotação aniônica-positiva, ácido graxo de óleo de soja ou seu sabão sulfatado, sabão de parafina oxidada e óleo de alcatrão bruto podem ser utilizados como coletores, enquanto a polpa é ajustada para um pH levemente alcalino (pH 9-9,5) por meio de Na₂CO₃; ou o sulfonato de sódio de petróleo pode ser utilizado como coletor em polpa levemente ácida (pH 6-6,5) ajustada por ácido sulfúrico. As desvantagens da flotação aniônica positiva incluem: mudanças frequentes no índice técnico devido à baixa adaptabilidade às variações no tipo de minério e na composição mineral; piora nas condições de operação da flotação devido ao aumento do teor de partículas finas (-10 μm) causado pela moagem contínua; e baixa recuperação de partículas de minério de ferro livre de granulometria grossa e de partículas ricas retidas.

Em flotação reversa aniônica, o quartzo é facilmente ativado pelos íons Ca²⁺, Mg²⁺ e de ferro, enquanto os minerais de ferro podem ser eficazmente suprimidos pelo amido, pela lignina sulfonada e pela dextrina, desde que o pH seja superior a 10. O hidróxido de sódio, ou em mistura com carbonato de sódio, pode ser utilizado como regulador do meio. As desvantagens da flotação reversa aniônica envolvem a necessidade de altas temperaturas e a dificuldade de filtração causada pelo amido.

Em flotação reversa catiônica, geralmente é necessária uma polpa alcalina para obter a melhor supressão dos minerais ferrosos. Ao mesmo tempo, a superfície dos minerais silicatos apresenta carga negativa e interage facilmente com coletores amínicos. As desvantagens da flotação reversa catiônica incluem a alta viscosidade e a dificuldade no tratamento da espuma, além de sua sensibilidade ao lodo.

Processo de flotação por floculação seletiva (Fig. 6.4) utiliza amido de mandioca, amido de milho, humato de sódio e poliacrilamida hidrolisada como floculantes para provocar a floculação dos minerais de ferro; em seguida, realiza-se a flotação reversa após a remoção do lodo de ganga disperso e em suspensão. O dispersante pode ser hidróxido de sódio, vidro líquido, hexametafosfato de sódio, etc. Os coletores podem ser aniônicos ou catiônicos.

6.4.2.3 Processo combinado de separação magnética de alta e baixa intensidade

O processo combinado de separação magnética de alta e baixa intensidade, conforme mostrado na Fig. 6.5, é tradicionalmente utilizado para minérios mistos de magnetita e hematita. No entanto, no caso de gangas contaminadas por magnetita disseminada de forma extremamente fina, a diferença magnética entre a hematita e a ganga silicatada é tão pequena que elas podem se misturar sob determinada intensidade de campo, resultando na inclusão de silicato ferroso no concentrado de ferro. Para melhorar ainda mais o teor, o concentrado da separação magnética de alta intensidade deve ser tratado por outros métodos. Além disso, a perda de minerais ferrosos de grão fino (menos de 0,03 mm) nos rejeitos magnéticos fortes também é grande, de modo que a recuperação é baixa.

6.4.2.4 Combinação de separação magnética de alta intensidade e flotação

A combinação de separação magnética de alta intensidade e flotação é amplamente utilizada para substituir o processo de separação magnética de alta intensidade, com o objetivo de melhorar o teor do concentrado de hematita. Nesse processo, os minerais de ganga, como o quartzo e a clorita, que se separam facilmente, presentes no minério, são descartados mediante separação magnética de alta intensidade durante a moagem preliminar. Em seguida, a flotação é utilizada para produzir um concentrado qualificado, após o concentrado grosso proveniente da separação magnética ser submetido a uma moagem mais fina.

6.4.2.5 Combinação de concentração por gravidade, separação magnética e flotação

O processo combinado de concentração por gravidade, separação magnética e flotação é utilizado para o minério associado de magnetita e hematita, no qual a concentração por gravidade e a separação magnética são empregadas para recuperar primeiro a magnetita, e a flotação é utilizada para recuperar a hematita em seguida. Nesse processo, adota-se a moagem em etapas, e os materiais grossos e finos são beneficiados individualmente. O processo pode ser realizado na sequência de concentração por gravidade, separação magnética e flotação reversa aniônica, ou na sequência de separação magnética, concentração por gravidade e flotação reversa aniônica. A separação por gravidade é utilizada principalmente para a separação de hematita de granulometria grossa (2-20 mm) e média. Minérios maciços (>20 mm) e de granulometria grossa são geralmente processados por meio de meios pesados ou jigging. Minérios de granulometria média e fina são processados por métodos de concentração em filme, como concentrador espiral, mesa vibratória ou concentrador centrífugo.

6.4.2.6 Pré-concentração do minério de hematita

A hematita é, por vezes, pré-concentrada por meio de jig, calha vibratória com meio pesado ou rolo induzido eletromagneticamente. O tamanho das partículas é de 10 a 75 mm para a separação por meio pesado, com densidade de corte de 2,7 a 3 g/cm³, e de -12 mm para a separação magnética de alta intensidade, com intensidade de campo superior a 1,5-1,7 T.