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WO2016127235A1 - Sistema e processo para recuperação a seco de finos de óxido de ferro a partir de rochas compactas e semicompactas portadoras de ferro - Google Patents

Sistema e processo para recuperação a seco de finos de óxido de ferro a partir de rochas compactas e semicompactas portadoras de ferro Download PDF

Info

Publication number
WO2016127235A1
WO2016127235A1 PCT/BR2016/050020 BR2016050020W WO2016127235A1 WO 2016127235 A1 WO2016127235 A1 WO 2016127235A1 BR 2016050020 W BR2016050020 W BR 2016050020W WO 2016127235 A1 WO2016127235 A1 WO 2016127235A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
fraction
iron oxide
compact
magnetic separation
Prior art date
Application number
PCT/BR2016/050020
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mauro FUMYO YAMAMOTO
Original Assignee
New Steel Soluções Sustentaveis S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to EA201791826A priority Critical patent/EA033729B1/ru
Priority to AU2016218961A priority patent/AU2016218961B2/en
Priority to SE1751104A priority patent/SE541853C2/en
Priority to CN201680021956.7A priority patent/CN107530712A/zh
Priority to CA2976261A priority patent/CA2976261C/en
Priority to MX2017010451A priority patent/MX2017010451A/es
Application filed by New Steel Soluções Sustentaveis S.A. filed Critical New Steel Soluções Sustentaveis S.A.
Priority to US15/550,667 priority patent/US10682652B2/en
Priority to UAA201709064A priority patent/UA121668C2/uk
Publication of WO2016127235A1 publication Critical patent/WO2016127235A1/pt
Priority to SA517382119A priority patent/SA517382119B1/ar
Priority to NO20171469A priority patent/NO20171469A1/en
Priority to ZA2017/06202A priority patent/ZA201706202B/en

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    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating

Definitions

  • To recover these iron oxides (Fe203 and / or Fe304) grinding is necessary until the iron oxide minerals are released from the yoke.
  • the release level is specific to each ore type.
  • the grinding particle size is less than 150 microns and can reach up to 25 to 45 microns.
  • iron oxide minerals below 150 microns are defined as fine.
  • fines are recovered in the presence of water by combining a magnetic separation system with a flotation system (reverse phytation, silica flotation and depressing iron oxide or direct oxide phytation). of iron).
  • flotation system reverse phytation, silica flotation and depressing iron oxide or direct oxide phytation. of iron.
  • the present invention aims to innovate and simplify the process of recovering iron oxide fines (Fe203 and / or Fe304) contained in said compact and semi-compact iron oxide ores, particularly in the oxides of iron oxide. compact itabirite iron, jasperiitic iron oxide ore, taconitic iron oxide ore, and magnetitic iron oxide ore, properly ground to release granulometry to provide high metallurgical and mass recoveries.
  • the processing of compact iron ores has low moisture content, provided by the fact that compact and semi-compact rocks (such as carbon oxide ore compact itabirite iron, jasperitic iron oxide ore, taconitic iron oxide ore and magnetitic iron ore) have a densely closed crystalline structure and therefore do not allow the interior to absorb moisture.
  • This feature eliminates one of the process steps of drying when compared to the process of recovering fines and iron superfines contained in tailings dams and / or the wet process of recovering fines and superfines from compact iron oxide ore. , such as those used in mines operating in the US, which exploit taconitic iron oxide ore.
  • residual moisture of 2 to 3% can be eliminated in the fine grinding process carried out in accordance with the type of compact iron oxide ore in question.
  • the grading grading ie grinding grading control
  • hydrocyclone grading where the vortex and apex parameters are adjusted to a particle size cut defined in the hydrocycling process.
  • the overflow corresponds to a fine fraction milled according to the release particle size
  • the under flow corresponds to the thickest fraction outside the release particle range, which feeds the mill
  • overflow has a low solids percentage, which needs to be thickened to increase solid percentage levels.
  • This process is usually performed by a thickener. Then the thickened pulp should be sent to the other processing steps, which may be high intensity magnetic separation and / or low intensity magnetic separation followed by high intensity, and the magnetic fraction (iron oxide concentrate). ) is then referred to flotation steps (reverse or clearing step).
  • Reverse flotation means flotation of the contaminant, eg silica. It is meant as direct flotation, to float the iron oxide minerals.
  • a typical fraction of 20 m or 10 ⁇ is discarded, which can be sent to the thickener and then to the tailings dam.
  • Patent process BR 102014025420-0 discloses a process and system for the dry recovery of iron oxide fines and superfines from iron mining tailings.
  • the solution disclosed in that invention does not apply to the dry recovery of iron oxide fines in compact and semi-compact rocks bearing iron oxide in compact itabyritic iron oxide ore, oxide ore. jaspelitic iron ore, taconitic iron oxide ore and magnetitic iron oxide ore.
  • the present invention aims to provide a system and process for the dry recovery of iron oxide fines in compact and semi-compact iron oxide-bearing rocks of itabiritic iron oxide ore. compact, jaspelitic iron oxide ore, taconitic iron oxide ore and magnetitic iron oxide ore, properly ground in the release particle size.
  • the present invention further aims to provide a magnetic separation unit which has satisfactory efficiency for materials traditionally unworkable to be processed by magnetic separators by means of rare earth high intensity permanent magnet rollers (such as ferro-boron). -neodymium) and low intensity ferrite magnets (such as ferro-boron).
  • the present invention constitutes a definitive answer to the challenge of generating economic results in an environmentally sustainable manner, characterized mainly by:
  • the absence of combustion residues and the absence of atmospheric effluents is due to the fact that in the processing of compact iron oxide ores, drying is not necessary, as well as the generation of of fine dust in the combustion process.
  • grinding takes place in vertical mills, or in track mills, or in ball mills, all equipped with aerodassifier system.
  • the presence of a dynamic aerodassifier has the purpose of making the granuiometric cut in the mesh as a function of the diameter established by the degree of release, wherein the diameter may vary according to each type of iron oxide carrier ore.
  • low moisture compact iron oxide ores do not require drying due to low moisture levels, so that in the milling process friction between minerals and grinding bodies tends to generate the heat needed to promote residual drying of moisture present in the material.
  • Said unit steps of crushing size reduction are common in all mining processes.
  • Figure 1 shows the unitary steps of the primary crushing process for dry iron ore oxide beneficiation, with primary jaw crushing and secondary crushing in jaw and tertiary crushers on high pressure (HPGR or similar).
  • Crusher 5 and Crusher 6 provide an initial breakdown of ores at a particle size of +/- 75 mm. After jaw crusher 5 and if a rivet 8 is inserted, the final grain size is +/- 30 mm. Then, after processing on HPGR 7, the particle size is reduced to +/- 1 ⁇ 4 "(6.4 mm) and the material is transferred to a lung silo. The need or absence of the lung silo, as well as its capacity, is a decision issue in project design.
  • Figure 2 shows the unitary stages of the primary crushing process for dry iron ore oxide beneficiation, with primary crushing in jaw crusher and secondary crushing in jaw crushers and conical crusher crushers.
  • Extraction of compact ore 1 due to its high strength as a compact rock, has been dismantled by fire (eg by explosive). It is then removed from the mine, for example by means of an excavator 2 and disposed on the back of a truck 3.
  • the truck 3 feeds a silo or hopper 4 with the ore which is then conveyed to a primary jaw crusher 5 and from it. goes to a secondary smash 6 and the material processed there proceeds to yet another downsizing step, a 7 'cone crusher reducing the material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(6.4 mm), which can be deposited in a pile lung 8.
  • this first step of the present invention is composed of unitary size reduction processes through crusher 5 6 and HPGR 7 or conical type 7 'crushers, which are already known in the prior art.
  • the following are the unit steps following the crushing process, which are milling, aeroclassification in different grading ranges and high intensity magnetic separation in each of the grading ranges, which combined with the previous steps, provide the effects intended by the present invention.
  • Static aeroclassification unit step in which cyclones are arranged in series, in which particle size cuts are made according to the release versus grind size, which can be divided into three different grading ranges. Just as this cut may be one or two cuts, the decision on the number of cut sizes will depend on the release grain size, and the super fine fraction smaller than 10 or 5 microns may be retained on the bag filters.
  • Magnetic Separation Sequence which may be of low intensity, high intensity and / or high intensity and high magnetic intensity in each of the particle size ranges classified by static aeroclassification.
  • figures 10 and / or 11, of the lung stack 8 the material goes to the vertical mill 10, in which the milling is carried out.
  • the vertical mill 10 introduced into the system and process of the present invention is shown in detail in figure 3.
  • the vertical mill can be equipped with two or more grinding rolls depending on size and production capacity; the rollers exert pressure on the grinding track and all ore present under the grinding roller and on the grinding track tends to break up by compression;
  • Dynamic aerosyser consists of a multi-vane rotor. The larger the number of blades, the finer the gauge cut, and this is adjusted according to the release particle size of each type of compact ore. The aerosyser creates an internal depression in the mill that is responsible for finely removing the particles. milled and discarding the coarser particles that were repelled by the rotor blades;
  • ® 4.2 Steel ball mill body appropriately sized for input size x fineness grinding size; ® 4.3 Openings in the mill body designed to discharge previously milled material to a coarse particle size of 4 mm to 0 mm.
  • the fines are dragged by the depression created by the dynamic aerosyser 4.6 and the thicker ones are collected and discharged by a worm thread 4.8;
  • ® 4.4 Discharge by the mill consists of a chapel with two discharge points for the coarse and fine fraction.
  • the material which has not been properly reduced, falls into the lower part of the chapel and is collected by the worm thread 4.8.
  • the thin fraction is channeled through the top of the cape, which is dragged by the depression created by the dynamic aeroclassifier 4.6;
  • Dynamic aeroclassifier consists of a multi-vane rotor; the larger the number of blades, the finer the particle size cut is adjusted according to the release particle size of each type of compact ore.
  • the aeroclassifier creates an infernal depression in the mill that is responsible for removing finely ground particles;
  • the coarse-grained material rejected by the dynamic aeroclassifier is collected by a worm thread directing the material back to the feed point, joining with the original material;
  • This equipment is smaller in capacity than the vertical mill 10 and 10 'ball mill, which is also widely used in the industry of industrial raw materials such as limestone, feldspar, silica and other minerals. which can be reduced to a particle size ranging from 100 micrometres to 45 micrometers and up to 20 micrometers.
  • One of the innovations of the present invention is to combine this process route with primary iron oxide beneficiation mining of compact rocks in a dry run process.
  • Dynamic aeroclassifier 4.6 of Figure 6 may be coupled to the outlet of ball mill 10 " and may correspond to dynamic aeroclassifier 3.5 on vertical mill 10 or dynamic aeroclassifier 5.4 on pendulum mill 21.
  • the particles are subjected to three forces: centrifugal force (Fc) driven by the rotor, airflow produced by rotor depression (Fd), and gravity (Fg) .
  • the resulting (R) refers to when Fc + Fg is less than the force of depression (Fd), and corresponds to the fine particles that are dragged into the rotor
  • the resultant (G) refers to when Fc + Fg is greater than the depression force (Fd), and corresponds to the coarse particles that are directed downward.
  • the action of these forces within the dynamic can be seen in figure 6, which shows the Detail
  • the dynamic aeroclassifier is a much simpler unit with lower capex and opex value.
  • the grading process by hydrocyclone grading as indicated in the section devoted to the description of the state of the art.
  • Such aeroclassification promotes the removal of the ground material in the release particle size, with the rejection of the coarse material to the same equipment, which is submitted to another milling step, closing the milling circuit and classifying particle size.
  • the operation performed by the dry route with aerosysers proves to be advantageous, since in the classification of granulometry by hydrocoupling it is necessary to operate with a large amount of water, with a proportion of at least two parts. of water to a piece of ore.
  • a good grinding grading rating requires at least more than one or two additional hydrocoupling steps, which correspond to reprocessing the under fraction, so that the maximum fines are removed and / or more. hydrocditioning step in the "over" fraction, in order to ensure the particle size cut. Therefore, considering these additional reprocessing steps, up to three additional parts of water are required for one part of ore, whereas in the dry process, the movement is only of the material.
  • Static aeroclassification unit step Figure 7 In the step following grinding and grading by dynamic aerosysing, the fraction smaller than the release particle size, pre-established in the physical / chemical characterization study, should go through three further grading steps: the first one with a section. +/- 45 ⁇ , second cut to +/- 22 ⁇ , ranging from 35 to 18 ⁇ and a third cut to +/- 10 ⁇ , ranging from 15 to 5 ⁇ , which they are made by means of a set of three static cyclones, interconnected in series with each other (figure 7). These micrometer cut-off values are a reference only and may vary according to the exhaust system setting,
  • the milled fraction of the dynamic aeroclassifier is directed to the first static cyclone 11. This retains particles smaller than the release particle size, for example, 45 micrometers, which are discharged under 1 1 "from the first cyclone.
  • the -30 micrometer fraction exits over 1 1 'from the first cyclone and feeds the second static cyclone 12.
  • the second cyclone retains particles smaller than 30 micrometers and larger than 20 micrometers, which are discharged by the under 12 "of the second cyclone.
  • the -20 micrometer fraction exits the over 12 'of the second cyclone and feeds the third static cyclone 13.
  • the third cyclone it retains particles smaller than 20 micrometers and larger than 10 micrometers, which are discharged from the under 13 "of the third cyclone.
  • the -10 micrometer fraction exits over 13 'of the third cyclone and feeds the sleeve filter assembly 14, which must co ⁇ iect the whole fraction less than 10 ⁇
  • the values of the particle size cuts refer to orders of magnitude which may vary up or down according to exhaust fan speed 19.
  • the products collected in each of the serially arranged cyclones 11, 12, and 13 may optionally be destined for respective cooling columns (not shown) which are intended to lower the temperature which is between 70 ° C to 100 ° C. C for a temperature around 40 ° C. This cooling is necessary to preserve the magnetic intensity of rare earth magnets (ferro-boron neodymium).
  • the materials collected in each of the cyclones (under the cyclone), which pass through the cooling columns, feed the low and high intensity or high and high intensity magnetic separators, with the inclined rollers, properly adjusted for each one. one of the particle sizes.
  • a unitary magnetic separation step such as that described in the process of claiming BR102014025420-0 (incorporated herein by reference) lends itself to processing the entire fraction lower than the pre-established particle size cutoff derived from the release degree and higher. at 10 ⁇ by magnetic separation units,
  • the first dry process route embodiment of the present invention is shown in Figure 10, comprising primary jaw crusher 5 crushing, secondary jaw crusher crushing 8, tertiary crushing with HPGR 7 (high pressure rollers) ) and vertical milling 10.
  • the compact ore 1 due to its high strength as a rock, has its disassembly carried out by fire (explosive), then is extracted from the mine, for example, by means of an excavator 2 and disposed in the bucket.
  • a truck 3. The truck 3 feeds a silo or hopper 4 and from there the material is conveyed to a jaw crusher 5 and thereafter feeds back to a secondary jaw crusher 6 and the material processed therein goes one more.
  • downsizing step in HPGR type (high pressure roller) roller mill 7 reducing material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(8.4 mm).
  • the fraction less than 1 ⁇ 4" feeds a magnetic roller separator 50 (235 mm diameter) high intensity and high productivity generating a magnetic product which may or may not be stored in a lung cell 8;
  • the non-magnetic fraction, practically free of iron oxide, is intended for the application of in the construction industry, such as concrete loading and / or the manufacture of cirnental aggregates, for example, biocos and pavers.
  • the material deposited in the pile feeds the vertical mill 10, the milling is effected by moving the moving track 3.2 compressing the material under the rollers 3.3. The milling is done by shearing and due to the conical shape of the rollers it is possible to obtain different levels of milling.
  • the coarse particle size material is removed from the vertical mill and is directed back to feed point 3.1, closing the grinding cycle.
  • the milled material is captured by the dynamic aerocassifier 3.5 arranged on the top of the vertical mill 10.
  • the milled material that has not yet reached the release particle size returns to the center of the runway 3.2 to be milled again, and the material milling that has already reached the release grain size is thrown out of the vertical mill 10 and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system is composed of three series cyclones 1 1, 12 and 13 shown in Figure 7, and the first cyclone 11 captures all material thrown by the vertical mill and classifies it to a grain size of approximately 30 micrometres; the fraction larger than 30 micrometers, called under, is coiled in the lower 1 V base of the cyclone.
  • the over 1 1 ' fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire fraction larger than 20 micrometers, and the less than 20 micrometer fraction of the second cyclone 12 feeds the third cyclone 13, sized to pick up. the entire fraction greater than 10 micrometers rejecting the fraction less than 10 micrometers for sleeve filter assembly 14.
  • Sleeve filters 14 are intended to retain all particles that have not been classified or retained in the cyclone assemblies.
  • the values of granuiometric cuts are not specific values and may vary according to each project. It is important to note that this classification in three different diameter diameters is fundamental to obtain the best magnetic separation performance for the fines.
  • the second dry process route embodiment of the present invention is shown in FIG. 11 is formed by primary crushing by means of jaw crusher 5, secondary crushing by jaw crusher. 6 and tertiary crushing with conical crusher 7 'and vertical milling 10.
  • Compact ore 1 due to its high strength as a rock, is dismantled by fire (explosive), then removed from the mine, for example by means of an excavator 2 and disposed in the bucket.
  • a truck 3 feeds a silo or hopper 4 which is then conveyed to a primary jaw crusher 5 and thereafter re-feeds, a secondary jaw crusher 6 and the processed material thereafter proceeds for one more stage. size reduction in 7 'conical crusher reducing the material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(6.4 mm).
  • the material deposited in the lung stack 8 feeds the vertical mill 10.
  • the milling is effected by moving the moving track 3.2 compressing the material under the rollers 3.3 Grinding is therefore done by shearing and due to the conical shape of the rollers it is possible to obtain different levels of grinding.
  • the coarse-grained material is removed from the vertical mill 10 and there.
  • a high-intensity, high-productivity 40-roller (diameter 235 mm) magnetic separator generates a magnetic product that may or may not be stored in a lung cell.
  • the non-magnetic fraction virtually free of iron oxide, is intended for application in the building industry, such as concrete loading and / or cement aggregate manufacturing, eg blocks and pavers. The magnetic fraction is again directed to feed point 3.1, closing the grinding cycle.
  • the ground material is picked up by the dynamic aerosyser 3.5 disposed at the top of the vertical mill 10, and the ground material that has not yet reached the release particle size returns to the center of the runway 3.2 to be ground again.
  • the ground material that has already reached the release grain is thrown out of the vertical mill and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system consists of three series 1 1, 12 and 13 cyclones shown in Figure 7, and the first cyclone 11 captures all material thrown by the vertical mill and sorts in a particle size of approximately 30 micrometers.
  • the over 1 1 'fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire fraction larger than 20 micrometers and the fraction smaller than 20 micrometers of second cyclone 12 feeds third cyclone 13, optimized to capture the entire fraction larger than 10 micrometers and reject the fraction smaller than 10 micrometers for the sleeve filter assembly 14.
  • the sleeve filters 14 are intended to retain all particles that have not been classified or retained in the cyclone assemblies.
  • the values of grit sections are not specific values and may vary according to each project.It is important to note that this classification into three different particle size diameters is fundamental to obtain the best magnetic separation performance for fine particles.
  • the third dry process route embodiment of the present invention is shown in FIG. 12 is formed by primary crushing by means of jaw crusher 5, secondary jaw crusher crushing 6, tertiary crushing with HPGR 7 (high rollers). pressure) and grinding in a 10 'ball mill.
  • Compact ore 1 due to its high strength as a rock, is dismantled by fire (explosive), then extracted / mined, for example by means of an excavator 2 and disposed in the bucket.
  • a truck 3. The truck 3 feeds a silo or hopper 4 which is then conveyed to a primary jaw crusher 5 and thereafter fed back to a secondary jaw crusher 6 and the material processed there proceeds to another reduction step size, on HPGR 7 (high pressure rollers) roller crusher reducing material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(6.4 mm).
  • HPGR 7 high pressure rollers roller crusher
  • the fraction less than 1 ⁇ 4" feeds a 50 magnetic roller separator (diameter 235 mm) of high intensity and high productivity, generating a magnetic product which may or may not be stored in a lung stack 8.
  • the material deposited in the stack feeds the ball mill 10 '. Grinding is effected by movement of the mill body 4.2, loaded with a load of steel balls which can range from 35 to 40% of the internal volume. Steel balls form a ripple effect: particles are subjected to the impact of the balls, and friction with the balls promotes particle reduction.
  • the upper part of the mill connected to the discharge chapel, a 4.6 aerociaser promotes a depression within the ball mill by dragging the larger and smaller particles out of the mill. Larger particles fall by gravity into the lower 4.4 of the chapel.
  • worm 4.8 feed a high-intensity, high-productivity 60-roll magnetic separator (diameter 235 mm), generating a magnetic product that may or may not be stockpiled in a stack. lung and redirected to ball mill feed 4.1.
  • the non-magnetic fraction practically free of iron oxide, is intended for use in the construction industry as a concrete filler and / or as a cement aggregate, such as blocks and pavers.
  • the fines are dragged to the dynamic aerosyser rotor 4.6, which in turn classifies the milled material in the release grain size.
  • the material above the release grain size is directed out of the dynamic aerosyser 4,6 and coiled by a worm thread 4.7 which directs it to the feed point 4.1.
  • the ground material below the release particle size is thrown out of the aerociaser mill 4.6 and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system is composed of three series 1 1, 12 and 13 cyclones shown in Figure 7, and the first cyclone 11 captures all material released by the 10 'ball mill and classifies it into a particle size. approximately 30 micrometers.
  • the fraction larger than 30 micrometers, called the under, is collected at the bottom 1 1 "of the cyclone.
  • the over 1 1 'fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire the fraction larger than 20 micrometres, and the fraction smaller than 20 micrometres of the second cyclone 12 feeds the third cyclone 13, sized to capture the entire fraction larger than 10 micrometers while rejecting the fraction smaller than 10 micrometers for the sleeve filter assembly 14.
  • Sleeve filters 14 are intended to retain all particles that have not been classified or retained in cyclone assemblies.
  • the values of particle size cuts are not specific values and may vary according to each project. It is important to note that this classification in three different particle size diameters is fundamental to obtain the best magnetic separation performance for fines.
  • the fourth dry process route embodiment of the present invention shown in FIG. 13 is formed by primary crushing by jaw crusher 5, secondary crushing by jaw crusher 6, and tertiary crushing with conical crusher 7 'and 10 'ball mill grinding.
  • Compact ore 1 due to its high strength as a rock, has been blown off by fire (explosive). It is then extracted / mined, for example, by means of an excavator 2 and disposed on the back of a truck 3.
  • Truck 3 feeds a silo or hopper 4 which is then conveyed to a primary jaw crusher 5 and thereafter a secondary jaw splitter 6 and the material processed there proceeds to a further size reduction step on T-cone crusher reducing the material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(6.4 mm).
  • material deposited in the lung stack 8 feeds the ball mill 10 'The grinding is effected by moving the body of the mill 4.2, loaded with a load of steel balls that can vary from 35 to 40% of the internal volume.
  • the non-magnetic fraction free from iron oxide, is intended for use in the construction industry as a concrete filler and / or in the manufacture of cement aggregates, for example, biocos and pavers.
  • fines are dragged to the dynamic aeroclassifier rotor 4.6, which in turn classifies the milled materials in the release particle size.
  • Material above the release particle size is directed out of the dynamic aeroclassifier, collected by a worm thread 4.7 and redirected to the feed point 4.1.
  • Ground material below the release particle size is thrown out of aeroclassifier 4.6 and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system is composed of three series 1 1, 12 and 13 cyclones shown in Figure 7, with the first cyclone 11 capturing all material released by the 10 'ball mill and grading to a particle size of approximately 30 ⁇ m. micrometers.
  • the fraction larger than 30 micrometers, called under, is collected at the bottom 1 1 "of the cyclone.
  • the over 1 1 'fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire fraction larger than 20 micrometers and the fraction of less than 20 micrometers of the second cyclone 12 feeds the third cyclone 13, sized to capture the entire fraction larger than 10 micrometers while rejecting the fraction smaller than 10 micrometers for the sleeve filter assembly 14.
  • the sleeve filters 14 have the purpose of retaining all particles that have not been classified or retained in cyclone assemblies.
  • the particle size values are not specific and may vary according to each project.It is important to note that this classification into three different particle size diameters. It is critical to achieve the best magnetic separation performance for fines.
  • the fifth dry process route embodiment according to the present invention shown in Figure 14 is formed by primary crushing performed by means of jaw crusher 5, secondary crushing by jaw crusher 6, and tertiary crushing. with HPGR 7 (high pressure rollers) and pendular mill milling 21. ⁇
  • Compact ore 1 due to its high strength as a rock, has been blown down by fire (explosive). It is then extracted / mined, for example, by means of an excavator 2 and disposed on the back of a truck 3.
  • the truck 3 feeds a silo or hopper 4 and is then driven to a primary jaw crusher 5 and thereafter it feeds back a secondary jaw splitter 6 and the material processed there proceeds to another size reduction step in HPGR 7 (high pressure rollers) 7 roll crusher reducing the material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "
  • the fraction smaller than 1 ⁇ 4 feeds a high-intensity, high-productivity 50-roll magnetic separator (diameter 235 mm), generating a magnetic product that may or may not be deposited in a lung cell 8.
  • a Non-magnetic fraction, practically free of iron oxide, is intended for application in the construction industry, such as concrete loading and / or cementitious aggregate manufacturing, such as blocks and pavers.
  • Material deposited in the stack feeds the pendulum mill 21.
  • the milling is done by the movement of the pendulums 5.3 with the fixed track 5.2, and the milling is therefore done by shear.
  • the ground material is captured by the dynamic air classifier 5.4 arranged on the top of the pendular mill 21. Ground material that has not yet reached release grain size returns to the grinding zone to be ground again.
  • the ground material that has already reached the release particle size is thrown out of the pendulum mill and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system consists of three series 1 1, 12 and 13 cyclones shown in Figure 7, with the first cyclone 11 capturing all material thrown by the vertical mill and grading into a particle size of approximately 30 micrometers.
  • the fraction larger than 30 micrometers, called under, is collected at the bottom 1 1 "of the cyclone.
  • the over 1 1 'fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire fraction larger than 20 micrometers. and the less than 20 micrometer fraction of the second cyclone 12 feeds the third cyclone 13, sized to capture the entire fraction larger than 10 micrometers. discarding the fraction smaller than 10 micrometers for sleeve filter assembly 14.
  • Sleeve filters 14 are intended to retain all particles that have not been classified or retained in the cyclone assemblies.
  • the values of granuiometric cuts are not specific values and may vary according to each project. It is important to note that this classification into three different particle size diameters is fundamental to obtain the best magnetic separation performance for fines.
  • the sixth dry process route embodiment according to the present invention is formed by primary crushing performed by jaw crusher 5, secondary jaw crusher crushing 6, and crushing. 7 ' tapered crusher and pendular mill grinding 21.
  • the compact ore 1 due to its high resistance to being a rock, has its dismantling performed by fire (explosive). It is then extracted / mined, for example, by means of an excavator 2 and disposed on the back of a truck 3.
  • the truck 3 feeds a silo or hopper 4 and from there the ore is conveyed to a crusher primary jaw 5 and thereafter re-feeds a secondary jaw splitter 6 and the material processed there proceeds to a further size reduction step on T-cone crusher reducing the material to a particle size of less than 1 ⁇ 4 "(6.4 mm
  • the material deposited in the pile feeds the pendulum mill 21.
  • the grinding is done by moving the pendulums 5.3 with the fixed track 5.2 and therefore by shearing, because of the rounded shape of the pendulums 5.3 it is possible to obtain different levels of grinding.
  • the material after grinding is captured by the dynamic aerosyser 5.4 arranged on the top of the pendular mill 21.
  • the grinding material that has not yet reached the release grain size returns to the zone of m. to be ground again.
  • the ground material that has already reached the release particle size is thrown out of the pendulum mill and captured by the exhaust system.
  • the exhaust system consists of three series 1 1, 12 and 13 cyclones shown in Figure 7, and the first cyclone 1 1 captures All material released by the vertical mill and grades in a grain size of approximately 30 micrometers.
  • the fraction larger than 30 micrometers, called under, is collected at the bottom 1 1 "of the cyclone.
  • the over 1 1 'fraction of the first cyclone 1 1 feeds the second cyclone 12, properly sized to capture the entire fraction larger than 20 micrometers. and the less than 20 micrometer fraction of the second cyclone 12 feeds the third cyclone 13, sized to capture the entire fraction larger than 10 micrometers while rejecting the smaller than 10 micrometer fraction for the sleeve filter assembly 14.
  • Sleeve filters 14 have as their retention of all particles that have not been classified or retained in the cyclone assemblies.
  • the grit values are not specific values and may vary according to each project.It is important to note that this classification into three different grit diameters It is essential to obtain the best separation performance.
  • magnetic separation means having two to four cascading magnetic rollers consisting of low intensity (Ferro-Boron) and / or high magnetic intensity (Rare earth) magnets are provided. ), wherein the magnetic coils are arranged at a variable angle of inclination between 5 and 55 °
  • FIG. 09 the magnetic separation scheme with three cascading rollers is shown.
  • the material from the first cyclone 11 feeds a first magnetic roller 71, which may be of low and / or high intensity, generating a first non-magnetic fraction that will be discarded immediately; a first magnetic fraction, which consists of an end product with a content above 64% Fe (T), and a first mixed fraction that feeds a second high intensity magnetic roller.
  • the second magnetic roll 72 generates a second non-magnetic fraction which is also discarded, and a second magnetic fraction with content above 64% Fe (T), in addition to a second mixed fraction that will feed the third magnetic roll.
  • the third magnetic roll 73 generates a third non-magnetic fraction. similarly discarded, a third magnetic fraction having a content above 64% Fe (T) and a third mixed fraction which is discarded together with the third non-magnetic fraction.
  • the product of the second cyclone 12 will feed a cooling column and then the second magnetic separation unit 16, in the same sequencing as in the first magnetic separation unit, feeds the first roll.
  • the first roll which may be of low and / or high intensity, generating a first non-magnetic fraction to be discarded immediately, a first magnetic fraction consisting of a final product with a content above 64% Fe (T), and a first mixed fraction feeding a second high intensity magnetic roller.
  • the second magnetic roll generates a second non-magnetic fraction that is also discarded, and a second magnetic fraction with content above 64% Fe (T), in addition to the second mixed fraction that will feed the third magnetic roll.
  • the third magnetic roller generates a third equally discarded non-magnetic fraction, a third magnetic fraction with content above 64% Fe (T) and a third mixed fraction that is discarded along with the third non-magnetic fraction. Similarly, it will happen in the third magnetic separation unit 17.
  • the three-cascade magnetic separation scheme is shown, with the first magnetic roller 71 being either low intensity or high intensity. Due to the characteristics of the material to be separated, the use of a low intensity magnetic roller may be preferred, given the fact that permanent magnets are made from boron iron, with magnetic intensity varying from 500 and 3000 Gauss and are therefore intended for the separation of minerals of high magnetic susceptibility (such as magnephite - FeO-Fe203). In the case of high-intensity magnetic rollers, permanent magnets are made of ferro-boron-neodymium, with varying magnetic intensities ranging from 7,500 to 13,000 G, which are intended for separation. minerals of low magnetic susceptibility (such as hematite and ferroimmonite hydroxides),
  • Figure 9 which is a representation of a side section of the magnetic separation unit, all the elements of the cascade magnetic separation unit, which in the exemplified case, have three rolls, one superimposed on the other.
  • each of the cyclones with properly graded particle sizes, feeds a respective set of magnetic separators.
  • the assembly is comprised of a receiver silo 74, wherein the power to the assembly can be alternately controlled by the vibration intensity by pneumatic vibrator 75.
  • the silo 74 is configured with inclination angles which provide better material flowability for the magnetic separator assembly.
  • the material is then discharged to a 15 PU coated polyester belt 76, the belt is tensioned by a first low intensity magnetic ferrite (ferro-boron) magnet roll 71 and a support roll 77 .
  • a first low intensity magnetic ferrite (ferro-boron) magnet roll 71 and a support roll 77 .
  • the magnetic separation control is performed by varying the speed of the magnetic roll and the positioning of the splits.
  • an acrylic plate 78 is positioned adjacent the belt 76.
  • a divider 79 separates the non-magnetic fraction from the mixed fraction and a divider 80 separates the mixed fraction from the magnetic fraction.
  • the first non-magnetic fraction is collected by trough 81, the first mixed fraction is collected by trough 82 and the first 5 magnetic fraction is collected by trough 83.
  • the first mixed fraction trough 82 feeds the silo 84 of the second high-intensity magnetic roll. of rare earth magnets (ferro-boron neodymium) 72.
  • the second alpha-intensity magnetic roll of rare earth magnets (ferro-boron neodymium) 72 after magnetic separation generates a second non-magnetic fraction which will be discarded.
  • the second magnetic fraction is discarded into the track 86 and a second mixed fraction fraction is directed to the track 87 which feeds the third high intensity magnetic roll 73 of rare earth magnets.
  • Item 77 in the three magnetic separation units comprises support rollers for the PU coated polyester belt 76.
  • the low and high intensity magnetic rollers are inclined, where the inclination angle can vary from 5 o to 55 °, with an ideal working range of 15 ° to 25 °, where the inclination is defined according to iron oxide release particle size. This slope, by the tests already performed, increases the separation efficiency of the magnetic fraction from the non-magnetic fraction.

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Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema e a um processo para recuperação a seco de finos de óxido de ferro a partir de rochas compactas e semi-compactas portadoras de ferro que compreende meios de britagem primária (5), secundária (6) e terciária (7, 7') para redução preliminar de granulometria de minérios contendo os finos de óxido de ferro em rochas compactas e semicompactas; meios de moagem fina (10, 10', 21) dos minerais de óxido de ferro reduzidos nas britagens primária (5), secundária (6) e terciária (7, 7'), providos de aeroclassificador dinâmico (3.5, 4.6, 5.4); meios de aero- classificação estática (11, 12, 13) dispostos em série para cortes granulométricos intermediários e filtros de manga (14) para retenção de fração fina; e meios de separação magnética (15, 16, 17), com rolos magnéticos (71, 72, 15 73) dispostos em cascata em um ângulo de inclinação variável, e formados por imãs de baixa e/ou alta intensidade magnética.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO A SECO DE FINOS DE ÓXIDO DE FERRO A PARTIR DE ROCHAS COMPACTAS E SEM ICO M PACTAS PORTADORAS DE FERRO",
[001 ] A presente invenção refere-se a um processo para a recuperação a seco de finos de óxido de ferro (Fe203 e / ou Fe304 = FeO.Fe203) contida em rochas compactas e semicompactas do tipo minério de ferro ita- birítico compacto, minério de óxido de ferro jaspeiítico, minério de óxido de ferro taconítico e minério de óxido de ferro magnetítíco. Para efetuar a recu- peração destes óxidos de ferro (Fe203 e / ou Fe304) é necessário efetuar uma moagem até que os minerais de óxido de ferro estejam liberados da canga. O nível de liberação é específico para cada tipo de minério. Geralmente, a granulometria de moagem é inferior a 150 mícrons, podendo chegar até entre 25 e 45 mícrons.
[002] No contexto da presente invenção, entendem-se como finos, os minerais de óxido de ferro abaixo de 150 mícrons. Pelos processos existentes até o presente momento, a recuperação de finos é efetuada na presença de água através da conjugação de um sistema de separação magnética com um sistema de flotaçao (fiotação reversa, flotando a sílica e deprimindo o óxido de ferro ou fiotação direta do óxido de ferro). Peia presente invenção, este processo é efetuado por um processo de recuperação a seco.
[003] Neste sentido, a presente invenção objetiva inovar e simplificar o processo de recuperação de finos de óxidos de ferro (Fe203 e / ou Fe304) contidos nos referidos minérios de óxidos de ferro compacto e semicompac- to, particularmente nos minérios de óxido de ferro de itabirito compacto, minério de óxido de ferro jaspeiítico, minério de óxido de ferro taconítico, e minério de óxido de ferro magnetítíco, devidamente moídos na granulometria de liberação, de modo a proporcionar elevadas recuperações metalúrgica e de massa.
[004] Em consequência da presente invenção, por meio de um processo totalmente a seco, pode ser obtido um concentrado de óxido de ferro comercialmente superior, mais precisamente, recuperado de minério de óxi- do de ferro itabirítico compacto, minério de óxido de ferro jaspeiítico, minério de óxido de ferro magnetítico com teor acima de 63% de Fe, podendo com uma simples regulagem, definir o teor final do concentrado de ferro em até 67% de Fe.
[005] Com efeito, é possível ainda alcançar um avanço significativo do ponto de vista ambiental, principalmente peia não utilização de água no processo de beneficiamento, proporcionando uma grande economia desta substância cada vez mais escassa. Outra relevante consequência desta invenção reside na ausência de instalação de barragens de rejeitos. A este respeito, basta considerar o indesejado histórico de rompimentos de barragens deste tipo ocorridos na indústria de mineração no Brasil e no mundo, ocasionando desastres ambientais de grandes magnitudes.
[006] Portanto, dentre as características inovadoras desta rota de processo, além dos benefícios acima citados, o processamento de minérios de ferro compacto apresenta baixa porcentagem de umidade, proporcionada pelo fato de que as rochas compactas e semicompactas (tais como minério de óxido de ferro de itabirito compacto, minério de óxido de ferro jaspeiítico, minério de óxido de ferro taconítico e minério de ferro magnetítico) apresentam urna estrutura cristalina densamente fechada e, consequentemente, não permitem que a parte interna absorva umidade. Esta característica elimina uma das etapas de processo que é a secagem, quando comparada ao processo de recuperação de finos e superfinos de ferro contidos em barragens de rejeitos e/ou de processo a úmido de recuperação de finos e superfinos de minério de óxido de ferro compacto, como, por exemplo, utilizados nas minas em operação nos EUA, que exploram o minério de óxido ferro taconítico. Assim, a umidade residual de 2 a 3% pode ser eliminada no processo de moagem fina, realizada em conformidade com o tipo de minério de óxido de ferro compacto em questão.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
[007] Nas rotas convencionais de beneficiamento de minérios de óxido de ferro compacto, os processos de cominuição (em que o material é fragmentado em pequenas partículas, normalmente abaixo de 150 micrômetros) e os processos de concentração são inteiramente realizados na presença de água. As etapas iniciais do processo, tanto nas rotas a úmido e a seco, são realizadas na presença de umidade natural. Estas etapas correspondem à britagem primária, secundária e terciária, de acordo com o tipo de minério e a rota de beneficiamento estabelecida. Em seguida, na rota a úmido, o processo de moagem é efetuado em moinhos de bolas e moinhos verticais com bolas de aço, sempre na presença de água.
[008] Na rota de processo a úmido, bolas de ferro são utilizadas como agentes moedores em moinhos de bola. Tanto em moinho de bolas como em moinho vertical (por exemplo, Vertimill), a classificação granuiométrica, ou seja, o controle de granulometria de moagem, é realizada por meio da classificação por hidrociclones, em que os parâmetros de vortex e apex são ajustados para um corte granulométrico definido no processo de hidrociclo- nagem. Assim, o "over flow" corresponde a uma fração fina moída de acordo com a granulometria de liberação, e o "under flow" corresponde à fração mais grossa, fora da faixa granuiométrica de liberação, a qual realimenta o moinho,
[009] A descarga do moinho de bolas alimenta uma bomba de polpa que, por sua vez, alimenta um conjunto de hidrociclones. Eventualmente, dependendo do corte granulométrico, são necessárias mais uma ou duas etapas de reprocessamento tanto do "under flow" como do "over flow". Consequentemente, para cada uma destas etapas de processamento, são necessários mais uma bomba de polpa, mais um conjunto de hidrociclones resultando na adição de mais água, o que pode tornar o projeto ainda mais complexo e com maior volume de utilização de água.
[0010] Além disso, o "over flow" possui baixo percentual de sólidos, que necessita ser espessado para aumentar os níveis de porcentagem de sólido. Este processo normalmente é efetuado por um espessador. Em seguida, a polpa espessada deve ser enviada para as demais etapas de processamen- to, que podem ser separação magnética de alta intensidade e/ou separação magnética de baixa intensidade seguida de alta intensidade, sendo que a fração magnética (concentrado de óxido de ferro) é, em seguida, encami- nhada a etapas de flotação (etapa cieaner / limpeza) reversa ou direta. En- tende-se como flotação reversa, flotar o elemento contaminante, por exemplo, a sílica. Eníende-se como flotação direta, flotar os minerais de óxido de ferro. Neste reprocessamento do "over flow", uma fração típica de 20 m ou 10 μνη é descartada, a qual pode ser enviada ao espessador e depois para a barragem de rejeito.
[001 1 ] O processo de patente BR 102014025420-0 revela um processo e um sistema para a recuperação a seco de finos e superfinos de minério de óxidos de ferro de bacias de rejeito de mineração de ferro. Contudo, verifi- cou-se que a solução revelada naquela invenção não se aplica à recuperação a seco de finos de óxido de ferro em rochas compactas e semicompac- tas portadoras de óxido de ferro em minério de óxido de ferro itabirítico compacto, minério de óxido de ferro jaspelítico, minério de óxido de ferro taconí- tico e minério de óxido de ferro magnetítico.
OBJETIVOS E VANTAGENS DA INVENÇÃO
[0012] Diante da situação acima exposta, a presente invenção tem por objetivo prover um sistema e um processo para a recuperação a seco de finos de óxidos de ferro em rochas compactas e semicompactas portadoras de óxidos de ferro em minério de óxidos de ferro de itabiritico compacto, mi- nério de óxido de ferro jaspelítico, minério de óxido de ferro taconítico e minério de óxido de ferro magnetítico, devidamente moídos na granuiometria de liberação.
[0013] Da mesma forma, a presente invenção visa prover ainda uma unidade de separação magnética que apresenta eficiência satisfatória para materiais tradicionalmente inviáveis de serem processados pelos separadores magnéticos por meio de rolos de imãs permanentes de alta intensidade de terras raras (como ferro-boro-neodímio) e de baixa intensidade de imãs de ferrite (corno ferro-boro).
[0014] Tais objetivos são alcançados de forma absolutamente eficaz com a eliminação de risco ambiental na implantação do sistema, com a promoção de um uso racional dos recursos naturais, com a produção de produto concentrado de óxido de ferro, e aproveitamento dos rejeitos na indústria da construção civil, com uma grande economia de água, pois na tecnologia de acordo com a presente invenção, não se utiliza água.
[0015] Em tempos de demandas ambientais crescentes, a presente invenção constitui urna resposta definitiva ao desafio de gerar resultados económicos de forma ambientalmente sustentável, caracterizada principalmente por:
® Não utilização de água para o processo de recuperação de óxido de ferro, preservando mananciais e aquíferos;
® Separação mais eficiente com geração de rejeito mais limpo; ® Aproveitamento total dos rejeitos na indústria da construção civil;
® Maior recuperação em massa e metálica de óxido de ferro;
® Recuperação de finos de minério de óxidos de ferro em frações
< 100 mesh (0, 15 mm) sem perdas por arraste;
® Ausência de resíduos de combustão;
* Inexistência de efluentes atmosféricos;
* Otimização logística com tratamento localizado;
® Eliminação dos riscos de acidentes com barragens;
® Diminuição do espaço físico destinado à implantação;
® Baixo consumo energético;
® Modularidade e flexibilidade do sistema;
® Aumento da vida útil das minas; e
® Independência funcional em minas já em funcionamento.
[0016] No caso da presente invenção, a ausência de resíduos de combustão e a inexistência de efluentes atmosféricos se deve ao fato de que no beneficiamento de minérios de óxidos de ferro compacto, a secagem não é necessária, assim como, não ocorre a geração de pó fino no processo de combustão.
[0017] No processo a seco de acordo com a presente invenção, a moagem ocorre em moinhos verticais, ou em moinhos de pista, ou em moinhos de bola, todos equipados com sistema de aerodassificador. A presença de um aerodassificador dinâmico tem a finalidade de efetuar o corte granuiomé- trico na malha em função do diâmetro estabelecido peio grau de liberação, em que o diâmetro pode variar de acordo com cada tipo de minério portador de óxido de ferro.
[0018] Será observado que minérios de óxidos de ferro compacto com baixa umidade não necessitam de secagem pelo fato de apresentarem bai- xos níveis de umidade, de modo que no processo de moagem, o atrito entre os minerais e os corpos moedores tende a gerar o calor necessário para promover a secagem residual da umidade presente no material.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRIMEIRA ETAPA - BRITAGEM
[0019] Antes de iniciar a descrição da invenção, convém salientar que as grandezas aqui expostas são meramente exemplificativas, de modo que não devem ser compreendidas como limitativas do escopo de proteção da presente invenção. Um técnico no assunto, diante do conceito ora revelado, saberá determinar as grandezas adequadas ao caso concreto, de modo a atingir os objetivos da presente invenção. Assim como são apresentados pelo menos três arranjos e opções de britagem primária, secundária e terciária, as combinações são efetuadas entre as britagens secundárias e terciárias, e os equipamentos combinados entre si são:
® Rebritador de mandíbula como britagem secundária x HPGR como britagem terciária (sigla em inglês para Rolos de Moagem de Aita Pressão), mostrado na figura 1
® Rebritador de mandíbula como britagem secundária x britador cónico como britagem terciária, mostrado na figura 2.
[0020] As ditas etapas unitárias de redução de tamanho por britagem são comuns em todos os processos de mineração.
Opção 1 de Britagem (Figura 1 )
[0021 ] Na figura 1 , são apresentadas as etapas unitárias do processo de britagem primária para o beneficiamento de óxido de minério de ferro a seco, com a britagem primária em britador de mandíbula e secundária em rebritadores de mandíbula e terciária em rolos de moagem de alta pressão (HPGR ou similar).
[0022] A extração do minério compacto 1 , devido à sua alta resistência por ser uma rocha compacta, tem seu desmonte realizado por fogo (por exemplo, por meio de explosivo). Em seguida, o minério compacto é retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão caçamba 3 alimenta um silo ou tremonha 4 com o minério que daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5, podendo ser conjugado com um rebritador 8 que, em seguida, alimenta mais uma etapa de redução de tamanho de partículas no equipamento conhecido como HPGR 7 reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm),
[0023] O britador 5 e o rebritador 6 proporcionam uma quebra inicial dos minérios a uma granulometria de +/- 75 mm. Após o britador de mandíbula 5 e caso seja inserido um rebritador 8, a granulometria final é de +/- 30 mm. Em seguida, após processar no HPGR 7, a granulometria é reduzida até +/- ¼" (6,4 mm) sendo o material transferido para um silo pulmão. A necessidade ou ausência do silo pulmão, assim como a sua capacidade, é uma questão de decisão na concepção do projeto.
Opção 2 de Britagem (Fsgura 2)
[0024] Na figura 2 são apresentadas as etapas unitárias do processo de britagem primária para o beneficiamento de óxido de minério de ferro a seco, com a britagem primária em britador de mandíbula e secundária em rebrita- dores de mandíbula e terciária em britador cónico.
[0025] A extração do minério compacto 1 , devido à sua alta resistência por ser uma rocha compacta, tem seu desmonte realizado por fogo (por exemplo, por meio de explosivo). Em seguida é retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou tremonha 4 com o minério que daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5 e deste segue para um rebritador secundário 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho, um britador cónico 7' reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm), que pode ser depositado em uma pilha pulmão 8.
[0026] Portanto, esta primeira etapa da presente invenção é composta por processos unitários de redução de tamanho, através de britador 5, rebri- lador 6 e britadores do tipo HPGR 7 ou cónico 7', que já são conhecidos do estado da técnica.
[0027] A seguir, são descritas as etapas unitárias seguintes ao processo de britagem, que são moagem, aeroclassificação em diferentes faixas de granulometria e separação magnética de alta intensidade em cada uma das faixas de granulometria, que combinadas com as etapas anteriores, proporcionam os efeitos pretendidos pela presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DO PROCESSO DA PRESENTE INVENÇÃO
[0028] O processo inventivo está baseado ainda nas seguintes etapas unitárias:
[0029] Etapa unitária de moagem fina na granulometria de liberação dos minerais de óxido de ferro x canga, com corte granulométrico efetuado por aerociassificador dinâmico.
[0030] Etapa unitária de aeroclassificação estática, em que ciclones são dispostos em série, nos quais são efetuados cortes granulométricos de acordo com a granulometria de liberação versus moagem, que poderão ser divididos em três diferentes faixas de granulometria. Assim como este corte poderá ser de um ou dois cortes, a decisão de número de cortes granulométricos irá depender da granulometria de liberação, e a fração super fina me- nor que 10 ou 5 microns poderá ser retida nos filtros de manga.
[0031 ] Sequência de Separação magnética, podendo ser de baixa intensidade e de alta intensidade e / ou de alta intensidade e de alta intensidade magnética em cada uma das faixas granulométricas classificadas pelo processo de cicionagem do tipo aeroclassificação estática.
[0032] Para a etapa unitária de moagem, vários tipos de equipamentos podem ser utilizados, de acordo com a presente invenção, tais como:
® Moinho vertical;
® Moinho pendular;
® Moinho de bolas, devidamente transformado para o processa- mento a seco.
Etapa unitária de moagem com moinho vertical (Figura 3} [0033] Atua!mente este tipo de equipamento é largamente utilizado na indústria de cimento para moagem do clínquer a uma granulometria menor que 45 micrômetros. Este equipamento tem apresentado uma performance superior aos demais moinhos existentes na indústria do cimento e, atual- mente, a maioria das cimenteiras adota este tipo de moinho em substituição aos modelos anteriores. Uma das inovações tecnológicas da presente invenção consiste em prover a rota de processo que é de domínio na indústria cimenteira para a mineração primária de beneficiamento de óxido de ferro de rochas compactas e semicompactas em um processo executado a seco.
[0034] No processo a seco de acordo com a presente invenção, figuras 10 e / ou 1 1 , da pilha pulmão 8, o material segue para o moinho vertical 10, no qual a moagem é efetuada. O moinho vertical 10 introduzido no sistema e no processo da presente invenção é mostrado em detalhes na figura 3.
[0035] Descrição dos principais constituintes do moinho vertical figura 3.
* 3.1 Ponto de alimentação do minério;
® 3.2 Pista móvel: é acionada por um motor elétrico e a potência é calculada de acordo com a capacidade produtiva;
® 3.3 Rolo de moagem: o moinho vertical pode estar equipado por dois ou mais rolos de moagem em função do tamanho e da capacidade produtiva; os rolos exercem uma pressão sobre a pista de moagem e todo minério presente sob o rolo de moagem e sobre a pista de moagem tende a se fragmentar por compressão;
® 3.4 Descarga da fração grossa: o material que não foi devida- mente reduzido cai peia lateral da pista móvel, que por sua vez é direciona- do para o ponto de descarga. Em seguida é coletado e redirecionado ao ponto de alimentação, fechando o cicio de moagem.
® 3.5 Aerociassificador dinâmico é constituído por um rotor com várias palhetas. Quanto maior o número de palhetas, mais fino o corte gra- nuiométrico, e este é regulado de acordo com a granulometria de liberação de cada tipo de minério compacto. O aerociassificador cria uma depressão interna no moinho que é responsável pela remoção das partículas finamente moídas e descartando as partículas mais grosseiras que foram repelidas pelas palhetas do rotor;
® 3.6 Retorno do material não classificado: o material com granu- lometria mais grossa, rejeitado pelo aerociassificador dinâmico, é coletado por um cone direcionando o material novamente ao centro da pista móvel, juntando com o material original;
® 3.7 Saída do material classificado: todo material abaixo da gra- nuiometria de liberação coietada peio aerociassificador é direcionado para os classificadores estáticos, conhecidos como ciclones.
Etapa unitária de moagem com moinho de bolas
[0036] Atualmente este tipo de equipamento é largamente utilizado na indústria de matérias-primas industriais, tais como calcário, feldspato, sílica e outros minerais industriais, que podem ser reduzidos a uma granulometria, que podem variar desde 100 micrõmetros a 45 micrometros, podendo ir até 20 micrõmetros. Uma das inovações tecnológicas, de acordo com a presente invenção foi de prover esta rota de processo em um processo de mineração primária de beneficiamento de óxido de ferro de rochas compactas e semi- compactas executado a seco.
[0037] No processo a seco de acordo com a presente invenção, con- forme mostrado nas figuras 12 e 13, da pilha pulmão 8 o material segue para moinho de bolas 10' nos quais a moagem é efetuada. O moinho de bolas 10' introduzido no sistema e no processo da presente invenção é mostrado em detalhes na figura 4.
Descrição dos principais constituintes cio Moinho de Bóias Figura 4: ® 4.1 Ponto de alimentação do minério;
® 4.2 Corpo do moinho com bolas de aço, devidamente dimensionado para a granulometria de entrada x a granulometria de moagem finai; ® 4.3 Aberturas no corpo do moinho, destinadas a promover a descarga de material previamente moído, a uma granulometria mais grossei- ra do tipo 4 mm a 0 mm. Os finos são arrastados pela depressão criada pelo aerociassificador dinâmico 4.6 e os mais grossos são coletados e descarregados por uma rosca sem-fim 4.8; ® 4,4 Descarga peio finai do moinho é constituída por uma capela com dois pontos de descarga para a fração grossa e fina. Para uma fração grossa, o material, que não foi devidamente reduzido, cai pela parte inferior da capela e é coletado pela rosca sem-fim 4.8. A fração fina é canalizada pela parte superior da capeia, que é arrastada peia depressão criada pelo aeroclassificador dinâmico 4.6;
® 4.6 Aeroclassificador dinâmico é constituído por um rotor com várias palhetas; quanto maior o número de palhetas, mais fino o corte granu- iométrico, e este é regulado de acordo com a granulometria de liberação de cada tipo de minério compacto. O aeroclassificador cria uma depressão inferna no moinho que é responsável pela remoção das partículas finamente moídas;
® 4.7 Retorno do material não classificado. O material de granulometria mais grossa, rejeitado pelo aeroclassificador dinâmico, é coletado por uma rosca sem-fim direcionando o material novamente ao ponto de alimentação, juntando com o material original;
® 4.8 Saída do material classificado. Todo material abaixo da granulometria de liberação coietada peio aeroclassificador é direcionado para os classificadores estáticos, conhecidos como ciclone.
Etapa unitária de moagem com moinho pendular Figura 5
[0038] Trata~se de um equipamento de capacidade produtiva menor que a do moinho vertical 10 e moinho de bolas 10', o qual também é largamente utilizado na indústria de matérias-primas industriais, tais como calcário, feldspato, sílica e outros minerais industriais, que podem ser reduzidos a uma granulometria, que podem variar desde 100 rnícrômetros a 45 micrôme- tros, podendo ir até 20 micrômetros. Uma das inovações da presente invenção consiste em combinar esta rota de processo com a mineração primária de beneficiamento de óxido de ferro de rochas compactas em um processo executado a seco.
[0039] No processo a seco de acordo com a presente invenção mostrado nas figuras 14 e 15, da pilha pulmão 8 o material segue para o moinho pendular 21 no qual a moagem é efetuada. O moinho pendular 21 introduzi- do no sistema e no processo da presente invenção é mostrado em detalhes na figura 5, e apresenta as seguintes partes:
Descrição dos principais constituintes do Moinho Pendular Figura 5 ® 5.1 Ponto de alimentação do minério;
® 5.2 Pista fixa de distribuição do material alimentado entre os pêndulos;
® 5.3 Pêndulos giratórios que promovem a cominuição do material alimentado na pista fixa;
® 5.4 Aeroclassificador que aspira o material cominuído;
® 5.5 Retorno do material grosseiro, rejeitado pelo aeroclassificador, para a pista fixa, juntamente com o material original proveniente do ponto de alimentação;
® 5.6 Saída do material classificado, todo material abaixo da gra- nuiometria de liberação coietada peio aeroclassificador é direcionado para os classificadores estáticos, conhecidos como ciclones.
[0040] De acordo com a presente invenção, por meio de ciclones, são efetuados cortes granuiométricos intermediários até 10 a 5 micrômetros e a fração fina abaixo deste corte é retida nos filtros de manga.
[0041 ] O aeroclassificador dinâmico 4.6 da figura 6 pode ser acoplado na saída do moinho de bolas 10", bem como pode corresponder ao aeroclassificador dinâmico 3.5 no moinho vertical 10, ou ao aeroclassificador dinâmico 5.4 no moinho pendular 21 . Este cria uma depressão, que arrasta todas as partículas de diferentes tamanhos em encontro com o rotor 6.1 , constituído por uma série de palhetas, que tem a finalidade de dispersar as partículas para a lateral do aeroclassificador. As partículas são submetidas a três forças: força centrífuga (Fc) impulsionada pelo rotor, corrente de ar produzida peia depressão do rotor (Fd), e a gravidade (Fg). A resultante (R) re- fere-se a quando Fc + Fg for menor que a força de depressão (Fd), e corresponde às partículas finas que são arrastadas para dentro do rotor e a re- sultante (G) refere~se a quando Fc + Fg for maior que a força de depressão (Fd), e corresponde às partículas grossas que são direcionadas para baixo. Ilustrativamente, a atuação destas forças dentro do aeroclassificador dinâmí- co pode ser observada na figura 6, que mostra o Detalhe das Forças de Depressão (Fd), Força Centrífuga (Fc) e Força da Gravidade (Fg) em que:
R (0 fino) = Fd > Fg + Fc e G (0 grosso) = Fd < Fg + Fc
[0042] Deste modo, após a etapa de moagem e aeroclassificação, ape- nas a fração com granulometria menor que a de liberação, composta de partículas finas, ou seja, quando R (0 fino) = Fd > Fg + Fc, segue para as demais etapas do processo.
[0043] Comparando o processo de controle granulométrico de moagem a seco efetuado por um aeroclassificador e o processo de moagem a úmido onde são efetuados por um conjunto de hidrociclone, o aeroclassificador dinâmico é uma unidade muito mais simples e de menor valor de capex e opex, em relação ao processo de classificação por granulometria por hidro- ciclones, conforme indicado na seção dedicada à descrição do estado da técnica. Tal aeroclassificação promove a remoção do material moído na gra- nulometria de liberação, com a rejeição do material grosso para o mesmo equipamento, que é submetido a mais uma etapa de moagem, fechando o circuito de moagem e classificação de partículas por tamanho.
[0044] Ainda em termos do consumo energético, a operação realizada peia rota seca com aerociassificadores se mostra vantajosa, tendo em vista que na classificação de granulometria por hidrocicionagem é necessário operar com uma grande quantidade de água, com uma proporção de pelo menos duas partes de água para uma parte de minério. Além disso, para uma boa classificação de granulometria de moagem é necessário pelo menos mais de uma ou duas etapas adicionais de hidrocicionagem, que corres- ponde a reprocessar a fração "under", para que o máximo de finos seja retirado e/ou mais uma etapa de hidrocicionagem na fração "over", com finalidade de garantir o corte granulométrico. Portanto, considerando estas etapas adicionais de reprocessamento, são necessárias até três partes adicionais de água para uma parte de minério, enquanto que no processo a seco, a movimentação é somente do material.
Etapa unitária de aeroclassificação estática Figura 7 [0045] Na etapa seguinte à moagem e à classificação pelo aerociassifi- cador dinâmico, a fração menor que a granulometria de liberação, preestabelecida no estudo de caracterização físico/químico, deve passar por mais três etapas de classificação granuiométrica: o primeiro com um corte granu- iométrico a +/-45 μιτι, segundo corte a +/- 22 μιτι, podendo variar entre 35 a 18 μηι e um terceiro com um corte granuiométrica de +/- 10 μιτι, podendo variar entre 15 a 5 μηη, as quais são realizadas por meio de um conjunto de três ciclones estáticos, interligados em série entre si (figura 7). Estes valores de corte em micrômetros são uma mera referência e podem variar de acordo com a regulagem do sistema de exaustão,
[0046] Na figura 6, a fração moída do aeroclassificador dinâmico é dire- cionado ao primeiro ciclone estático 1 1 . Este retém partículas menores que a granulometria de liberação, por exemplo, 45 micrômetros, que são descarregadas peio under 1 1 " do primeiro ciclone. A fração -30 micrômetros sai pelo over 1 1 ' do primeiro ciclone e alimenta o segundo ciclone estático 12. O segundo ciclone retém partículas menores que 30 micrômetros e maiores que 20 micrômetros, que são descarregadas pelo under 12" do segundo ciclone, A fração -20 micrômetros sai pelo over 12' do segundo ciclone e alimenta o terceiro ciclone estático 13. O terceiro ciclone retém partículas menores que 20 micrômetros e maiores que 10 micrômetros, que são descarregadas pelo under 13" do terceiro ciclone. A fração -10 micrômetros sai peio over 13' do terceiro ciclone e alimenta o conjunto de filtros de manga 14, que devem co~ ietar toda a fração inferior a 10 μητ Os valores dos cortes granulométricos referem-se a ordens de grandeza que podem variar tanto para cima quanto para baixo de acordo com a regulagem da velocidade do exaustor 19.
[0047] Os produtos coletados em cada um dos ciclones 1 1 , 12, e 13 dispostos em série podem ser opcionalmente destinados para respectivas colunas de resfriamento (não mostradas) que têm por finalidade diminuir a temperatura que está entre 70 °C a 100 °C para uma temperatura por volta de 40 °C. Este resfriamento faz~se necessário para preservar a intensidade magnética dos imãs de terras raras (ferro-boro-neodimio). [0048] Os materiais coletados em cada um dos ciclones (under do ciclone), e que passam pelas colunas de resfriamento, alimentam os separadores magnéticos de baixa e alta intensidade ou de alta e alta intensidade, com os rolos inclinados, devidamente regulados para cada uma das granu- iometrias.
[0049] Uma etapa unitária de separação magnética, tal como aquela descrita no processo de reivindicação da patente BR102014025420-0 (aqui incorporada a título de referência) se presta a processar toda a fração inferior ao corte granulométrico preestabelecido derivada do grau de liberação e superior a 10 μητι por meio de unidades de separação magnética,
[0050] A partir da possibilidade de efetuar a britagem terciária por dois meios, através do HPGR (rolos de alta pressão) ou por meio de um britador cónico e a moagem finai por três diferentes equipamentos, é possível estabelecer seis rotas de processos diferentes.
[0051 ] A primeira modalidade de rota de processo a seco da presente invenção é mostrada na figura 10, sendo composta por britagem primária por britador de mandíbula 5, britagem secundária por rebritador de mandíbula 8, britagem terciária com HPGR 7 (rolos de alta pressão) e moagem em moinho vertical 10.
[0052] Assim, o minério compacto 1 devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo), em seguida é retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou tremonha 4 e daí o material é conduzido para um britador de mandíbula pri- Diária 5 e deste em seguida realimenta, para um rebritador de mandíbula secundária 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho, em moinho de rolos do tipo HPGR (rolos de alta pressão) 7 reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (8,4 mm). A fração inferior a ¼" alimenta um separador magnético de rolo 50 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, gerando um produto magnético que pode ou não ser estocado em uma pilha pulmão 8; a fração não magnética, isenta praticamente de óxido de ferro é destinada à aplica- ção na indústria de construção civil, como carga para concreto e/ou fabricação de agregados cirnentícios, por exemplo, biocos e pavers. O material depositado na pilha alimenta o moinho vertical 10, a moagem é efetuada através do movimento da pista móvel 3.2 comprimindo o material sob os rolos 3.3. A moagem é efetuada por cisaihamento e devido ao formato cónico dos rolos é possível obter diferentes níveis de moagem. O material de granulo- metria mais grossa é removido do moinho vertical e é direcionada novamente ao ponto de alimentação 3.1 , fechando o cicio de moagem. O material moído é capitado pelo aerociassificador dinâmico 3,5 disposto na parte su- perior do moinho vertical 10. O material moído que ainda não atingiu a gra- nulometria de liberação retorna ao centro da pista móvel 3.2 para novamente ser moído, e o material moído que já atingiu a granuiometria de liberação é lançado para fora do moinho vertical 10 e captado pelo sistema de exaustão.
[0053] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo o material lançado peio moinho vertical e classifica em uma granuiometria de aproximadamente 30 micrômetros; a fração maior que 30 micrometros, denominada de under, é coietada na base inferior 1 V do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devida- mente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrômetros e a fração inferior a 20 micrômetros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ciclone 13, dimensionado para captar toda a fração maior que 10 micrômetros rejeitando a fração menor que 10 micrômetros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter todas as par- tículas que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granuiométricos não são valores específicos, podendo variar de acordo com cada projeto. Faz-se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granuiometria é fundamentai para obter a melhor performance de separação magnética para os finos.
[0054] A segunda modalidade de rota de processo a seco da presente invenção é mostrada na figura 1 1 é formada por britagem primária por meio de britador de mandíbula 5, britagem secundária por rebritador de mandíbula 6 e britagem terciária com britador cónico 7' e moagem em moinho vertical 10.
[0055] O minério compacto 1 devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo), em seguida é reti- rado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou uma tremo- nha 4 que daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5 e deste em seguida reaiimenta, um rebritador de mandíbula secundária 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho em britador cónico 7' reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm). O material depositado na pilha pulmão 8 alimenta o moinho vertical 10. A moagem é efefuada através do movimento da pista móvel 3.2 comprimindo o material sob os rolos 3.3. A moagem é efetuada, portanto, por cisalha- mento e devido ao formato cónico dos rolos é possível obter diferentes ní~ veis de moagem. O material de granulometria mais grossa é removido do moinho vertical 10 e alimenta um separador magnético de rolo 40 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, gerando um produto magnético que pode ou não ser estocado em uma pilha pulmão, A fração não magnética, isenta praticamente de óxido de ferro, é destinada à aplica- ção na indústria de construção civil, corno carga para concreto e/ou fabricação de agregados cimentícios, por exemplo, blocos e pavers. A fração magnética é direcionada novamente ao ponto de alimentação 3.1 , fechando o ciclo de moagem. O material moído é captado peio aerociassificador dinâmico 3.5 disposto na parte superior do moinho vertical 10, e o material moído que ainda não atingiu a granulometria de liberação retorna ao centro da pista móvel 3,2 para novamente ser moído. O material moído que já atingiu a granulometria de liberação é lançado para fora do moinho vertical e captado pelo sistema de exaustão.
[0056] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo material lançado pelo moinho vertical e classifica em uma granulometria de aproximadamente 30 micrômetros. A fração maior que 30 micrômetros, denominada de under, é coleíada na base inferior 1 1 " do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devidamente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrometros e a fração inferior a 20 micrometros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ci- clone 13, otimizado para captar toda a fração maior que 10 micrometros e rejeitar a fração menor que 10 micrometros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter todas as partículas que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granuiométricos não são valores específicos, podendo va- riar de acordo com cada projeto. Faz-se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granulometria é fundamentai para obter a melhor performance de separação magnética para as partículas finas.
[0057] A terceira modalidade de rota de processo a seco da presente invenção é mostrada na figura 12 é formada por britagem primária por meio de britador de mandíbula 5, britagem secundária por rebritador de mandíbula 6, britagem terciária com HPGR 7 (rolos de alta pressão) e moagem em moinho de bolas 10'.
[0058] O minério compacto 1 devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo), em seguida é extraído/retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou uma tremonha 4 que daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5 e deste em seguida realimenta, para um rebritador de mandíbula secundária 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho, em britador de rolos do tipo HPGR 7 (rolos de alta pressão) reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm). A fração inferior a ¼" alimenta um separador magnético de rolo 50 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, gerando um produto magnético que po- de ou não ser estocado em uma pilha pulmão 8. O material depositado na pilha alimenta o moinho de bolas 10'. A moagem é efetuada através do movimento do corpo do moinho 4.2, carregado com uma carga de bolas de aço que pode variar entre 35 a 40% do volume interno. As bolas de aço formam um efeito cascata: as partículas são submetidas ao impacto das bolas e o atrito com as bolas promove a redução das partículas. A parte superior do moinho, conectado à capela de descarga, um aerociassificador 4.6 promove uma depressão dentro do moinho de bolas, arrastando as partículas maiores e menores para fora do moinho. As partículas maiores caem por gravidade na parte inferior 4.4 da capela. Estas, por sua vez, coietadas por uma rosca sem-fim 4.8, alimentam um separador magnético de rolo 60 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, gerando um produto mag- nético que pode ou não ser estocado em uma pilha pulmão e redirecionado até a alimentação 4.1 do moinho de bolas. A fração não magnética, isenta praticamente de óxido de ferro, é destinada à aplicação na indústria de construção civil, como carga para concreto e/ou fabricação de agregados cimen- tícios, como por exemplo, blocos e pavers. Na parte superior da descarga da capela, os finos são arrastados até o rotor do aerociassificador dinâmico 4.6, que por sua vez classifica o material moído na granuiometria de liberação. O material acima da granuiometria de liberação é direcionado para fora do aerociassificador dinâmico 4,6 e coietado por uma rosca sem-fim 4.7 que o re- direciona ao ponto de alimentação 4.1 . O material moído abaixo da granulo- metria de liberação é lançado para fora do moinho aerociassificador 4.6 e captado peio sistema de exaustão.
[0059] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo material lançado pelo moinho de bolas 10' e classifica em uma granu- iometria de aproximadamente 30 micrômetros, A fração maior que 30 mi- crômetros, denominada de under, é coletada na base inferior 1 1 " do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devidamente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrômetros, e a fração inferior a 20 micrômetros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ciclone 13, dimensionado para captar toda a fração maior que 10 micrômetros rejeitando a fração menor que 10 micrômetros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter to- das as partículas que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granulornétricos não são valores específicos, podendo variar de acordo com cada projeto. Faz-se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granulometria é funda- mental para obter a melhor performance de separação magnética para os finos.
[0060] A quarta modalidade de rota de processo a seco da presente invenção, mostrada na figura 13 é formada por britagem primária por meio de britador de mandíbula 5, britagem secundária por rebritador de mandíbula 6, e britagem terciária com britador cónico 7' e moagem em moinho de bolas 10'.
[0061 ] O minério compacto 1 , devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo). Em seguida, é extraído/retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e dis- posto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou uma tremonha 4 que daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5 e deste em seguida reaiirnenta um rebritador de mandíbula secundária 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho em britador cónico T reduzindo o material a uma granulometria infe- rior a ¼" (6,4 mm). O material depositado na pilha pulmão 8 alimenta o moinho de bolas 10'. A moagem é efetuada através do movimento do corpo do moinho 4.2, carregado com uma carga de bolas de aço que pode variar entre 35 a 40% do volume interno. As bolas de aço formam um efeito cascata: as partículas sofrem impacto das bolas caindo e o atrito bola com bola pro- move a redução das partículas. Na parte superior do moinho, conectado à capela de descarga do moinho, um aeroclassificador 4.6 promove uma depressão dentro do moinho de bolas, arrastando as partículas maiores e menores para fora do moinho, as partículas maiores caem por gravidade na parte inferior 4.4 da capeia, e por sua vez são coletadas por uma rosca sem- fim 4.8, que alimenta um separador magnético de rolo 60 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, e são redirecionadas até a alimentação 4.1 do moinho de bolas 10'. A fração não magnética, isenta prati- camente de óxido de ferro, é destinada à aplicação na indústria de construção civil, como carga para concreto e/ou fabricação de agregados cimentí- cios, por exemplo, biocos e pavers. Na parte superior da descarga da capela, os finos são arrastados até o rotor do aeroclassificador dinâmico 4.6, que por sua vez classifica os materiais moídos na granulometria de liberação. O material acima da granulometria de liberação é direcionado para fora do aeroclassificador dinâmico, coletado por uma rosca sem-fim 4.7 e redireciona- do ao ponto de alimentação 4.1 . O material moído abaixo da granulometria de liberação é lançado para fora do aeroclassificador 4.6 e captado peio sis- tema de exaustão.
[0062] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo material lançado pelo moinho de bolas 10' e classifica em uma granulometria de aproximadamente 30 micrõmetros. A fração maior que 30 mi- crômetros, denominada de under, é coletada na base inferior 1 1 " do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devidamente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrõmetros e a fração inferior a 20 micrõmetros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ciclone 13, dimensionado para captar toda a fração maior que 10 micrõmetros rejeitando a fração menor que 10 micrõmetros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter todas as partículas que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granulométricos não são valores específicos, podendo variar de acordo com cada projeto. Faz-se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granulometria é fundamental para obter a melhor performance de separação magnética para os finos.
[0063] A quinta modalidade de rota de processo a seco de acordo com a presente invenção, mostrada na figura 14 é formada por britagem primária realizada por meio de britador de mandíbula 5, britagem secundária por re- britador de mandíbula 6, e britagem terciária com HPGR 7 (rolos de alta pressão) e moagem em moinho pendular 21 . ^
[0064] O minério compacto 1 , devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo). Em seguida, é extraído/retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou uma tremonha 4 e daí é conduzido para um britador de mandíbula primária 5 e deste em seguida realimenta um rebritador de mandíbula secundária 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redução de tamanho, em britador de rolo do tipo HPGR 7 (rolos de alta pressão) 7 reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm). A fração inferior a ¼" alimenta um separador magnético de rolo 50 (diâmetro 235 mm) de alta intensidade e de alta produtividade, gerando um produto magnético que pode ou não ser depositado em uma pilha pulmão 8. A fração não magnética, isenta praticamente de óxido de ferro, é destinada à aplicação na indústria de construção civil, como carga para concreto e/ou fabricação de agregados cimentícios, como por exemplo, blocos e pavers. O material depositado na pilha alimenta o moinho pendular 21 . A moagem é efetuada através do movimento dos pêndulos 5.3 com a pista fixa 5.2, sendo a moagem efetuada, portanto, por cisalhamento. O material moído é captado peio aeroclassifica- dor dinâmico 5.4 disposto na parte superior do moinho pendular 21 . O mate- riai moído que ainda não atingiu a granulometria de liberação retorna à zona de moagem para novamente ser moído. O material moído que já atingiu a granulometria de liberação é lançado para fora do moinho pendular e captado pelo sistema de exaustão.
[0065] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo material lançado pelo moinho vertical e classifica em uma granulometria de aproximadamente 30 micrômetros. A fração maior que 30 micrômetros, denominada de under, é coletada na base inferior 1 1 " do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devidamente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrômetros e a fração inferior a 20 micrômetros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ciclone 13, dimensionado para captar toda a fração maior que 10 micrômetros rejeitando a fração menor que 10 micrômetros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter todas as partículas que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granuiométricos não são valores específicos, podendo va- riar de acordo com cada projeto. Faz~se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granulometria é fundamentai para obter a melhor performance de separação magnética para os finos.
[0066] A sexta modalidade de rota de processo a seco de acordo com a presente invenção, mostrada na figura 15, é formada por britagem primária realizada por meio de britador de mandíbula 5, britagem secundária por re- brifador de mandíbula 6, e britagem terciária com britador cónico 7' e moagem em moinho pendular 21 .
[0067] O minério compacto 1 devido à sua alta resistência por ser uma rocha, tem seu desmonte realizado por fogo (explosivo). Em seguida, é ex- traído/retirado da lavra, por exemplo, por meio de uma escavadeira 2 e disposto na caçamba de um caminhão 3. O caminhão 3 alimenta um silo ou uma tremonha 4 e daí, o minério é conduzido para um britador de mandíbula primário 5 e deste em seguida reaiimenta um rebritador de mandíbula secundário 6 e o material ali processado segue para mais uma etapa de redu- ção de tamanho em britador cónico T reduzindo o material a uma granulometria inferior a ¼" (6,4 mm). O material depositado na pilha alimenta o moinho pendular 21 . A moagem é efetuada através do movimento dos pêndulos 5.3 com a pista fixa 5.2 sendo, portanto, efetuada por cisaihamento. Devido ao formato arredondado dos pêndulos 5.3 é possível obter diferentes níveis de moagem. O material após moído é captado peio aerociassificador dinâmico 5.4 disposto na parte superior do moinho pendular 21 . O material moído que ainda não atingiu a granulometria de liberação retorna para a zona de moagem para novamente ser moído. O material moído que já atingiu a granulometria de liberação é lançado para fora do moinho pendular e capta- do pelo sistema de exaustão.
[0068] O sistema de exaustão é composto por três ciclones em série 1 1 , 12 e 13 mostrados na figura 7, sendo que o primeiro ciclone 1 1 capta todo material lançado pelo moinho vertical e classifica em uma granuiometria de aproximadamente 30 micrômetros. A fração maior que 30 micrômetros, denominada de under, é coletada na base inferior 1 1 " do ciclone. A fração over 1 1 ' do primeiro ciclone 1 1 alimenta o segundo ciclone 12, devidamente dimensionado para captar toda a fração maior que 20 micrômetros e a fração inferior a 20 micrômetros do segundo ciclone 12 alimenta o terceiro ciclone 13, dimensionado para captar toda a fração maior que 10 micrômetros rejeitando a fração menor que 10 micrômetros para o conjunto de filtros de manga 14. Os filtros de manga 14 têm como finalidade reter todas as partí- cuias que não foram classificadas ou retidas nos conjuntos de ciclones. Os valores de cortes granuiométricos não são valores específicos, podendo variar de acordo com cada projeto. Faz-se importante salientar que esta classificação em três diferentes diâmetros de granuiometria é fundamentai para obter a melhor performance de separação.
[0069] São providos na unidade de separação magnética mostrada na figura 8, meios de separação magnética dotados de dois a quatro rolos magnéticos dispostos em cascata, formados por imãs de baixa intensidade (Ferro-Boro) e / ou alta intensidade magnética (terras Raras), em que os rolos magnéticos são dispostos em um ângulo de inclinação variável entre 5o e 55°
[0070] Na Figura 09, é mostrado o esquema de separação magnética com três rolos em cascata. Na primeira unidade de separação magnética 15, o material oriundo do primeiro ciclone 1 1 alimenta um primeiro rolo magnético 71 , que pode ser de baixa e ou de alta intensidade, gerando uma primeira fração não magnética que será descartada imediatamente; uma primeira fração magnética, que consiste em um produto final com teor acima de 64% de Fe(T), e uma primeira fração mista que alimenta um segundo rolo magnético de alta intensidade. Nesta mesma sequência, o segundo rolo magnético 72 gera uma segunda fração não magnética que também é descartada, e uma segunda fração magnética com teor acima de 64% de Fe(T), além de uma segunda fração mista que alimentará o terceiro rolo magnético. Por sua vez, o terceiro rolo magnético 73 gera uma terceira fração não magnética igualmente descartada, uma terceira fração magnética com teor acima de 64% de Fe(T) e uma terceira fração mista que é descartada juntamente com a terceira fração não magnética.
[0071 ] Assim sucessivamente, o produto do segundo ciclone 12 irá ali- mentar uma coluna de resfriamento e, em seguida, a segunda unidade de separação magnética 16, no mesmo sequenciamento, tal como na primeira unidade de separação magnética, alimenta o primeiro rolo magnético, que pode ser de baixa e ou de alta intensidade, gerando uma primeira fração não magnética que deve ser descartada imediatamente, uma primeira fração magnética, que consiste em um produto final com teor acima de 64% de Fe(T), e uma primeira fração mista que alimenta um segundo rolo magnético de alta intensidade. Nesta mesma sequência, o segundo rolo magnético gera uma segunda fração não magnética que também é descartada, e uma segunda fração magnética com teor acima de 64% de Fe(T), além de se- gunda fração mista que alimentará o terceiro rolo magnético. Por sua vez, o terceiro rolo magnético gera uma terceira fração não magnética igualmente descartada, uma terceira fração magnética com teor acima de 64% de Fe(T) e uma terceira fração mista que é descartada juntamente com a terceira fração não magnética. Da mesma forma, irá acontecer na terceira unidade de separação magnética 17.
[0072] Ainda na Figura 9, é mostrado o esquema de separação magnética com três rolos em cascata, sendo que o primeiro rolo magnético 71 pode ser de baixa intensidade ou de alta intensidade. Em função das características do material a ser separado, o uso de um rolo magnético de baixa inten- sidade pode ser preferido, tendo em vista o fato de que os imãs permanentes são confeccionados a partir de ferro-boro, com intensidade magnética variável entre de 500 e 3000 Gauss, sendo, portanto, destinados à separação de minerais de alta susceptibilidade magnética (como magnefita - FeO- Fe203). Por sua vez, no caso dos rolos magnéticos de alta intensidade, os imãs permanentes são confeccionados por ferro-boro-neodímio, com intensidades magnéticas variáveis entre 7.500 e 13.000 G, destinados à separa- ção de minerais de baixa susceptibilidade magnética (como hematita e hidróxidos de ferro-iimonita),
[0073] Na figura 9, que consiste em uma representação de uma seção lateral da unidade de separação magnética, são ilustrados em detalhes to- 5 dos os elementos da unidade de separação magnética em cascata, que no caso exemplificado, possui três rolos, um sobreposto ao outro. Como já foi visto, cada um dos ciclones, com as granulometrias devidamente classificadas, alimenta um respectivo conjunto de separadores magnéticos. Conforme a figura 9, o conjunto é composto por um silo receptor 74, em que a aliment o tação para o conjunto pode ser alternativamente controlada peia intensidade de vibração por vibrador pneumático 75. Porém, preferivelmente, o silo 74 configurado com ângulos de inclinação que propiciam uma melhor escoabili- dade do material para o conjunto de separador magnético.
[0074] Em seguida, o material é descarregado para uma correia 76 de 15 poliéster revestido com PU, a correia é tensionada por um primeiro rolo magnético de baixa intensidade de imãs de ferrite (ferro-boro) 71 e por um rolo de apoio 77.
[0075] O controle de separação magnética é efetuado peia variação da velocidade do rolo magnético e peio posicionamento dos divisores (splits). 0 Para conter a dissipação de pó e direcionar o material ao rolo magnético 71 é posicionada uma chapa acrílica 78 adjacente à correia 76. Um divisor 79 separa a fração não magnética da fração mista e um divisor 80 separa a fraçao mista da fração magnética. A primeira fração não magnética é coletada peia calha 81 , a primeira fração mista é coletada pela calha 82 e a primeira 5 fração magnética é coletada peia calha 83. A calha da primeira fração mista 82 alimenta o silo 84 do segundo rolo magnético de alta intensidade de ímãs de terras raras (ferro-boro-neodímio) 72. O segundo rolo magnético de alfa intensidade de imãs de terras raras (ferro-boro-neodimio) 72, após a separação magnética gera uma segunda fração não magnética que será descarta- 0 da através da calha 85, a segunda fração magnética é descartada na calha 86 e uma segunda fração mista calha é direcionada à calha 87 que alimenta o terceiro rolo magnético de alta intensidade 73 de imãs de terras raras (fer- ro-boro-neodímio) através do silo 88, O terceiro rolo magnético de alta intensidade 73 de imãs de terras raras (ferro-boro-neodímio), após a separação magnética gera uma terceira fração não magnética que será descartada através da calha 89, uma terceira fração magnética que será descartada na calha 90 e uma 3o fração mista que através da calha 91 , é descarregada juntamente com as demais frações não magnéticas. O item 77 nas três unidades de separação magnética compreende rolos de apoio para a correia de poliéster revestida de PU 76.
[0076] Os rolos magnéticos de baixa e alta intensidade são inclinados, em que o ângulo de inclinação pode variar de 5o até 55°, com uma faixa ideai de trabalho de 15° a 25°, em que a inclinação é definida em função da granulometria de liberação do óxido de ferro. Esta inclinação, pelos testes já realizados, aumenta a eficiência de separação da fração magnética da fração não magnética.
[0077] Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação às suas características particulares, é claro que numerosas outras formas e modificações da invenção serão óbvias para os versados na técnica.
[0078] Obviamente, a invenção não está limitada às concretizações mostradas nas figuras ou reveladas na descrição acima, de modo que pode- rá ser modificada dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 , Sistema para recuperação a seco de finos de óxido de ferro a partir de rochas compactas e semicompactas portadoras de ferro que compreende:
(a) meios de britagem primária (5), secundária (8) e terciária (7, 7') para re- dução preliminar de granulometria de minérios contendo os finos de óxido de ferro em rochas compactas e semicompactas;
caracterizado por
(b) meio de moagem fina (10, 10', 21 ) dos minerais de óxido de ferro reduzidos nos meios de britagem primária (5), secundária (6) e terciária (7, 7'), providos de aeroclassificador dinâmico (3,5, 4,6, 5.4);
(c) meios de aeroclassificação estática (1 1 , 12, 13) dispostos em série para cortes granulométricos intermediários, e filtros de manga (14) para retenção de fração fina;
(d) meios de separação magnética (15, 16, 17) de baixa e de alta intensida- de magnética em cada uma das faixas granulométricas classificadas pelos meios de aeroclassificação estática (1 1 , 12, 13); em que os meios de separação magnética são providos de dois a quatro rolos magnéticos (71 , 72, 73) dispostos em cascata, formados por imãs de terras raras de baixa e / ou alta intensidade magnética, em que os rolos magnéticos são dispostos em um ângulo de inclinação variável entre 5o e 55°;
(e) meios de descarte de uma fração não magnética em cada meio de separação magnética, sua coleta como produto finai; e
(f) meios de condução de uma fração mista descarregada em cada meio de separação magnética para processamento em meios de separação magnéti- ca subsequentes.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que cada um dos meios de aeroclassificação estática (1 1 , 12, 13) é conectado à entrada de urna respectiva unidade de resfriamento de coluna, cuja saída é conectada aos meios de separação magnética (15, 16, 17).
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os meios de britagem primária consistem em um bntador de mandíbula (5); os meios de britagem secundária consistem em um rebritador de mandí- bula (6); e os meios de britagem terciária são seiecionados dentre rolos do tipo HPGR (7) ou britador cónico (7').
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o meio de moagem fina é selecionado dentre moi- nho vertical (10), moinho de bolas (10') e moinho pendular (21 ).
5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado eto fato de que os aeroclassificadores dinâmicos (3,5, 4.6, 5.4) são dispostos na parte superior dos meios de moagem (10, 10', 21 ) e que são providos de meios para criar uma depressão interna nos ditos meios de moagem para remoção das partículas finamente moídas.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os meios de aeroclassificação estática compreendem ciclones estáticos (1 1 , 12, 13).
7. Processo para recuperação a seco de finos de óxido de ferro a partir de rochas compactas e semicompactas portadoras de ferro que compreende:
(a) britagem primária, secundária e terciária para redução preliminar de gra- nuiometria de minérios contendo os finos de óxido de ferro em rochas compactas e semicompactas;
caracterizado pelas etapas de:
(b) moagem fina dos minerais de óxido de ferro reduzidos na etapa de britagem primária, secundária e terciária;
(c) aeroclassificação estática para cortes granuiométricos intermediários e retenção de fração fina;
(d) separação magnética de alfa intensidade magnética em cada uma das faixas granuiométricas classificadas na etapa de aeroclassificação estática em conjuntos de rolos magnéticos dispostos em cascata com imãs de terras raras de baixa e / ou alta intensidade magnética, inclinados entre 5o e 55°;
(e) descarte de uma fração não magnética em cada sub-etapa de separação magnética, sua coleta como produto final; e
(f) condução de uma fração mista descarregada em cada sub-etapa de separação magnética para processamento em meios de separação magnética subsequentes.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que após etapa de aeroclassificação estática e antes da etapa de separação magnética, é provida uma etapa de resfriamento em coluna.
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