Segundo MACHADO (2007), o beneficiamento pode ser considerado o processo segundo o qual o minério passa por uma preparação para o subsequente estágio no processamento. Uma das etapas mais importantes no processo de beneficiamento é a concentração. A obtenção do concentrado e do rejeito é obtida através de operações que envolvem cominuição (britagem e moagem), classificação (peneiramento e separação por tamanhos), concentração (gravítica, magnética, flotação, etc.) e desaguamento (sedimentação, filtragem, centrifugação e secagem). A Figura 3.13 traz um diagrama ilustrativo do beneficiamento de minério de ferro.
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Figura 3.13: Diagrama típico do beneficiamento de minério de ferro.
As jazidas brasileiras possuem uma grande quantidade de lama, constituída principalmente de argilominerais ou de outros minerais advindos de processos genéticos de alteração, apresentando tamanhos finos, ultrafinos e colóides. Minerais com esses tamanhos também estão presentes em rejeitos de beneficiamento de minérios (MACHADO, 2007). Tais rejeitos podem possuir ainda grandes quantidades de minerais úteis, mas devido à dificuldade de separá-los dos minerais de ganga, são usualmente descartados.
3.5.1 Fragmentação
A fragmentação ou redução de tamanho é uma técnica de vital importância no processamento mineral. Um minério com ganga deve ser fragmentado até que os minerais úteis contidos sejam fisicamente liberados dos minerais indesejáveis. A
28 redução de tamanho pode ser feita, às vezes, com o único objetivo de adequar às condições granulométricas estabelecidas no mercado, como no caso de rochas como granito ou calcário para a produção de brita. A fragmentação é uma operação que envolve elevado consumo energético fazendo com que tenha, normalmente, o maior custo no tratamento de minérios.
Com o objetivo diminuir os custos e não fragmentar as partículas além do necessário, a fragmentação pode ser dividida em várias etapas. As etapas iniciais são chamadas britagem, onde ainda são gerados tamanhos relativamente grandes de partículas. Quando é desejado tamanho de partículas menores, é feita outra etapa de fragmentação que é chamada de moagem. Os circuitos de fragmentação podem incluir apenas etapas de britagem ou de britagem associada à moagem. Os equipamentos utilizados para britagem e moagem são chamados de britadores e moinhos, respectivamente. A Figura 3.14 mostra em exemplo de britador e moinho utilizados na fragmentação.
Figura 3.14: À esquerda um britador de mandíbulas e à direita um moinhos de bolas.
3.5.2 Classificação
O processo de separação de partículas por tamanho recebe o nome de classificação, que é geralmente feita junto com as etapas de fragmentação. A classificação controla os tamanhos de partículas que são gerados no processo de fragmentação e tem como objetivos principais avaliar se o tamanho das partículas do minério está dentro das especificações de mercado e se a granulometria produzida nos equipamentos de fragmentação atingiu o tamanho necessário para separar as partículas dos minerais de interesse dos outros minerais presentes no minério.
29 Os principais equipamentos utilizados na classificação são as peneiras, os classificadores mecânicos e os ciclones. A Figura 3.15 mostra modelos destes equipamentos. As peneiras são utilizadas para a classificação de partículas mais grosseiras, geralmente obtidas no processo de britagem e elas podem operar a seco e a úmido. Os classificadores mecânicos operam com tamanho de partículas menores que as peneiras, mas são ineficientes para partículas muito finas, menores que 0,1 mm e operam quase sempre a úmido. Os ciclones são utilizados em faixas onde os classificadores mecânicos atuam, mas com muita eficiência para separar partículas muito finas.
Figura 3.15: Equipamentos utilizados na classificação. (A) Peneira vibratória, (B)
classificador espiral, (C) hidrociclone e (D) conjunto de hidrociclones.
3.5.3 Concentração
A concentração de minérios ocorre quando é preciso separar os minerais de interesse dos que não são. Para que essa separação ocorra, é preciso que os minerais de interesse não estejam fisicamente agregados aos que não são de interesse, daí a importância das etapas de fragmentação e classificação, que realizam essa separação. A separação de minerais exige que haja uma diferença física ou físico- química entre o mineral de interesse e os demais, e pode ser fácil ou muito complexa dependendo do minério. Duas propriedades físicas são as mais utilizadas na
30 separação ou concentração de minerais: diferença de densidade e diferença susceptibilidade magnética (PERES E TOREM, 2002).
De acordo com SALUM E COELHO (1998), quando não existe diferença de propriedade física entre os minerais que se que separar, utiliza-se de técnicas que tomam como base propriedades físico-químicas de superfície dos minerais. A técnica mais amplamente utilizada neste caso é a flotação. A seguir, têm-se um resumo das principais técnicas de concentração de minério:
Separação/concentração gravítica ou gravimétrica: método que apresenta bons resultados com baixo custo. O processo se baseia na diferença de densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se de um meio fluido (água ou ar) para efetivar a separação/concentração, os equipamentos tradicionalmente utilizados são as mesas vibratórias, espirais, cones e comportas. (SALUM E COELHO, 1998)
Separação magnética: a propriedade determinante nesse processo é a suscetibilidade magnética. Baseado nesse fato, os minerais podem ser divididos em 3 grupos, de acordo com o seu comportamento quando submetidos a um campo magnético (natural ou induzido): ferromagnéticos (forte atração), paramagnéticos (média e fraca atração) e diamagnéticos (fraca atração). Os processos podem ser desenvolvidos via seca ou via úmida. Os equipamentos mais utilizados são os tambores, correias, rolos, carrosséis e filtros. (SALUM E COELHO, 1998)
Flotação: atualmente, a flotação é o processo dominante no tratamento de quase todos os tipos de minérios finos, devido à sua grande versatilidade e seletividade. Permite a obtenção de concentrados com elevados teores e expressivas recuperações. O processo se baseia no comportamento físico- químico das superfícies das partículas minerais presentes numa suspensão aquosa. A utilização de reagentes específicos, denominados coletores, depressores e modificadores, permite a recuperação seletiva dos minerais de interesse por adsorção em bolhas de ar. Os equipamentos tradicionalmente adotados se dividem em 2 classes, mecânicos e pneumáticos, dependendo do dispositivo utilizado para efetivar a separação. (SALUM E COELHO, 1998) A Figura 3.16 mostra alguns equipamentos utilizados no processo de concentração.
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Figura 3.16: Equipamentos utilizados no processo de concentração. (A) célula de
flotação (modelo de laboratório), (B) mesa vibratória e (C) jigue.