Descrição dos tipos de circuitos de moinhos

Capítulo

5

Homero Delboni Junior(1) João Alves Sampaio(2) Roney Alvarenga Lima(3)

Circuitos Industriais de Moagem Autógena e Semi-autógena

1. Engo de Minas/EPUSP, Mestre em Engenharia Mineral/EPUSP e Ph.D. pela University of Queensland, Austrália

Professor do Departamento de Engenharia de Minas/EPUSP

1. Engo de Minas/UFPE, M.Sc. e D.Sc./COPPE-UFRJ, Tecnologista Sênior do CETEM/MCT

(3)        Engo Mecânico/UFMG e Mestre em Engenharia Mineral/EPUSP Engenheiro Consultor da Alcoa Alumínio

1. Introdução

A operação unitária de cominuição faz parte da maioria dos empreendimentos mineiros. Assim, com exceção de finos naturais de minérios, a mineração inclui etapas de fragmentação, reunindo desde o desmonte na mina até produtos finais, ou ainda intermediários para as etapas subseqüentes de transporte, concentração física de minerais ou metalurgia extrativa.

A energia empregada nos processos de fragmentação e os esforços mecânicos, aos quais os equipamentos são submetidos modulam os custos de operação e investimentos em circuitos industriais de britagem e moagem. Nesse contexto, a melhoria no aproveitamento da energia utilizada em fragmentação promove impactos não apenas nas margens de lucro do empreendedor, mas também na demanda global de energia.

Outro aspecto que merece atenção é que o produto fragmentado influencia diretamente o rendimento de processos subsequentes de concentração. O melhor aproveitamento de recursos minerais, portanto, não renováveis é função da distribuição granulométrica resultante do circuito de cominuição adotado.

Os custos associados à fragmentação de minérios são função, entre outros aspectos, da granulometria requerida e acompanham o consumo de energia específica. Seguindo a divisão clássica da fragmentação em operações de desmonte, britagem e moagem, a energia específica aumenta em uma ordem de grandeza nessa seqüência. Assim, enquanto operações de desmonte de rocha, por explosivo, consomem cerca de 0,1 kWh/t, em britadores o índice eleva-se para magnitudes de 1,0 kWh/t, atingindo valores da ordem de 10 kWh/t em circuitos de moagem. Em etapas conhecidas como pulverização, moagem fina ou micronização, o consumo especifico pode atingir até 100 kWh/t.

Em função do impacto, segundo aspectos econômicos e ambientais, o desempenho de processos de fragmentação é objeto de estudos sistemáticos há cerca de 150 anos. O estabelecimento das, assim chamadas, “leis de cominuição” é praticamente contemporâneo às primeiras patentes de equipamentos de britagem. Os debates acalorados entre Rittinger e Kick demonstravam, sobretudo, as dificuldades de se parametrizar, de maneira abrangente e relativamente simples, a energia associada a eventos de fragmentação.

Seguindo essa mesma linha de abordagem, Bond propôs uma equação paramétrica no final dos anos 1950 (Bond, 1952) que atingiria uma sobrevida espetacular. Além de ser o usado no dimensionamento dos moinhos, o work index de Bond transformou-se em um índice amplamente empregado para caracterizar minérios quanto à cominuição.

Ainda hoje, as leis de Kick, Rittinger e Bond fornecem boas estimativas preliminares para cálculo de energia necessária às etapas de britagem, moagem e moagem fina, respectivamente. Os três pesquisadores criaram assim modelos empíricos, no melhor sentido do termo, ou seja, resultam de criterioso aprendizado tomando por base a extensiva observação de eventos individuais e coletivos de fragmentação de minérios.

Em particular, as contribuições de Bond resultaram num método de cálculo de potência requerida pelos moinhos, ensaios de caracterização de minérios quanto à abrasão e britagem, além de cálculo de tamanhos máximos de corpos moedores.

Na década de 1980, um relatório do U.S.. National Materials Advisory Board para melhoria do desempenho energético de circuitos de cominuição estimou que 1,5% de toda a energia elétrica gerada nos EUA era utilizada em circuitos industriais de britagem e moagem, incluindo a energia empregada para produção de corpos moedores. O mesmo estudo indicou que essas melhorias poderiam acarretar uma redução de 20 MWh anuais, que a preços atuais significariam cerca de 1 (um) bilhão de US$.

O aporte de recursos que se seguiu nessa década propiciou a consolidação de grupos e instituições dedicadas à pesquisa do tema, não apenas nos EUA, mas também no Canadá e Austrália. O propósito das linhas de pesquisa foi desenvolver modelos matemáticos para melhor entendimento de mecanismos de cominuição e aplicação em equipamentos industriais.

Em paralelo, os esforços da indústria de fabricação de equipamentos de cominuição resultaram em acentuados crescimentos nos tamanhos de britadores e, principalmente, moinhos. Esse impulso dos fornecedores de equipamentos foi motivado pelo surgimento de muitas minas de ouro e cobre. Em ambos os casos, o cenário era de forte demanda dos metais e exaustão de jazidas com elevado teor, o que levou as mineradoras a optar pela lavra de depósitos com teores mais baixos, todavia, com capacidades elevadas de produção.

O cenário que dominou as décadas subsequentes foi de grupos de pesquisa dedicados a dois temas principais. O primeiro tema foi o desenvolvimento de métodos mais elaborados de previsão de desempenho de equipamentos e, o segundo, liderado pela indústria de equipamentos, com dedicação ao projeto e construção de equipamentos com maiores potências instaladas.

Atualmente, os resultados mais significativos dos esforços de pesquisa e desenvolvimento são simuladores integrados, amplamente empregados nas áreas de projeto e melhoria de desempenho de circuitos de britagem e moagem. Como as pesquisas, na sua maioria foram subsidiadas pela própria indústria, os avanços se deram na modelagem de equipamentos mais comuns em usinas industriais de minérios metálicos. Áreas como tratamento de minerais industriais que incluem, por exemplo, britagem por impacto, moagem a seco e micronização, receberam proporcionalmente menor atenção.