Separação magnética de 2~ ·e 3~ geração a 20.000 e 50.000

•
'
Separação
magnética de 2~ ·e 3~
geração a 20.000 e
50.000 Gauss, para
minerais fracamente
magnéticos
Marcos Luis Galoti Anazetti *
1. APLICAÇÃO
GEN~RICA
DE SEPARADORES
SECOS E 0MIDOS, BAIXA E ALTA
INTENSIDADE (la. GERAÇÃO)
MAGN~TICOS
2. SEPARADORES MAGN~TICOS DE AL'l'O GRADIENTE
A 20.000 GAUSS (HGMS - 2a. GERAÇÃO)
3. SEPARADORES SUPERCONDUTIVOS A 50.000
GAUSS (3a. GERAÇÃO)
4. EVOLUÇÃO TECNOL0GICA DO SETOR COMENTÂRIOS FINAIS
*
Gerente Geral da Equipamentos Magnéticos
do Brasil- EQUIMAG Ltda., subsidiária
da Eriez Magnetic (USA)
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Resumo
minerais aplicados (carvão, afluentes
caulim, desulfurizado)
• Aplicação genérica de separadores
magnéticos secos e úmidos, baixa e alta
intensidade (19 Geração}
Separadores "Super-Condutivos" a 50.000
GAUSS ( 39 Geração)
- Processos e minera~s aplicados (caulim
sílica, wolframita, cerâmicas em geral)
- Dados comparativos
• Separadores de Alto Gradiente a 20.000
GAUSS (HGMS - 29 Geração)
- Processos, gráficos, cálculos e
• Evolução Tecnológica do Setor
Figura l - Tambores úmidos de baixa
intensidade duplos
1. Aplicação genérica de
separadores magnéticos
secos e úmidos, baixa e alta
intensidade(1 ~geração)
1.1. Separação magnética via úmida de
baixa intensidade
Basicamente, o fator limitante na escolha
do processo úmido, ou seco, na utilização
de separadores magnéticos é a faixa
granulométrica em que se encontra o minério
a ser beneficiado. Costuma-se utilizar o
processo úmido para materiais finos (acima
de 150 mesh) e com susceptibilidade
magnética alta (ferroso) no processo de
baixa intensidade .
A separação magnética de baixa intensidade
é considerada uma das mais importantes
técnicas ou sistemas de processo moderno
para beneficiar ou separar a Magnetita,
assim como concentrar o Fosfato e FerroNióbio, e recuperar a Magnetita na lavagem
do Carvão, através do Processo"Meio Denso~
Normalmente, o sistema de separação
magnética caracteriza-se por baixo custo
operacional e investimentos moderados.
1.1.1. Dimensionamento estimativo:
Para percentagem média de sólidos na faixa
de 12/25% na polpa, pode-se estimar o
comprimento de um Tambor, para os seguintes
diâmetros:
Os equipamentos padrão são denominados
Polias ou Tambores Magnéticos de Baixa
Intensidade, via úmida, que podem ser
montados basicamente em três diferentes
tanques:
-
$8 30" - até 1.000 litros/minuto/m de
comprimento
$8 36" - até 1.241 litros/minuto/m de
comprimento
$8 48" - até 1.550 litros/minuto/m de
comprimento
Concorrentes;
Contracorrentes;
Duplos;
Diâmetros Standard.
Em Tambores duplos, considerar um acréscimo
de 80 litros •
647
1.1.2. Processos típicos e aplicações dos
Tambores Omidos de Baixa Intensidade
Muitas plantas, entre as quais o Lavador
de Capivari, em Santa Catarina, utilizam o
sistema "Meio Denso" ("Heavy-Media"),
empregando materiais magnéticos (Magnetita
fina ou Ferro-silício) , para produzir o
"Meio Denso" nos vasos de separação.
a) Desbaste de Magnetita em processo
Fosfático
A rocha fosfática, calcárea, é composta
basicamente de Apatita (Fosfato
Fertilizante) com impureza ferrosa
(Magneti ta) •
Este material pode ser recuperado através
da separação magnética por Tambores.
Após a moagem, em geral a 65 mesh, é
possível isolar o grão de Apatita do grão
de Magnetita e, conseqüentemente,empregarse a separação magnética de baixa
intensidade (SOO, 750 ou 1.000 Gauss) via
úmida (devido ao pequeno tamanho dos grãos).
O excesso de Magnetita na lama é um fator
de dimensionamento dos Tambores, a saber
por exemplo:
11 36
1.2. Separação magnética a úmido de alta
intensidade (WHIMS)-1 ~geração
O processo de separação magnética via
úmida de alta intensidade tem interessado
particularmente à indústria de
processamento mineral por mais de 20 anos,
sem que houvesse maior atividade nos
primeiros anos, em razão da dificuldade em
se produzir equipamentos de alta carga ou
tonelagem/hora.
- 15 t/h a cada metro de comprimento
é tolerado
11 48" - 24 t/h a cada metro de comprimento
é tolerado
11
b) Concentração e beneficiamento da
Magnetita
são os seguintes os sistemas de separação e
concentração magnética, da Magnetita,
utilizados em diversas minas da Europa e
Estados Unidos:
A EQUIMAG/ERIEZ-USA tem desenvolvido,
através de seu laboratório de pesquisas e
desenvolvimento, equipamentos com
capacidades superiores a 120 TPH (já
produzidos e operando em diversos países),
utilizando alimentação por incremento de
pressão, mantendo constante o processo
metalúrgico original.
- sistema "coarse cobbing" a seco, para
remoção de pedras antes da moagem;
- sistema "fine cobbing" para produção
final de minério em torrões ou granel;
Sem dúvida alguma, pela difusão e sucesso
deste novo processo de separação, já são
comuns WHIMS separando e concentrando
minérios fracamente magnéticos como:
Hematita e Goetita no beneficiamento de
minério de Ferro e Ferro-silicatós de
Quartzo e Argila na fabricação do vidro,
cerâmica e esmaltes, separação da Ilmenita,
Wolframita e Columbita da ganga durante
concentração, retirada do Oxido de Ferro,
Ferro-silicatos e Ferro-titânios do
,concentrado de Cassiterita, Zircónio e
Rutilo.
- separação magnética a seco e recuperação
via úmida na produção do "sinter feed";
- recuperação magnética via úmida e limpeza
ou reciclagem por separação magnética na
produção de' "pellet feed"
Figura 2 -
Para obter alto nível de pureza, recomendase um Tambor montado em tanque concorrente,
c0m alimentação de 20% de sólidos, ou menos,
e uma carga magnética sempre abaixo de 90
TPH por metro de Tambor.
D~versos Tambores Duplos
instalados na concentração de
Magnetita•
~ara
operação continua em escala industrial,
utilizam-se os Separadores Magnéticos
WHIMS com placa$ ranhuradas tipo "Jones", de
metal expandidp ou bolas de aço, com
modificações especiais tais como: alta
velocidade e pressão na alimentação, sets
ou grupos de placas com possibilidade de
troca imediata, câmara divisória sobre a
matriz e suportes modificados, caso
pecessãrio, destas matrizes. Cada câmara
pode abrigar 5 ou mais placas ranhuradas
para alto gradiente de fluxo.
As l9s, 39s e 59s, e seqüenciais ímpares,
são arranjadas de tal forma que fiquem
l/2" mais longas do que as 29s, 49s e
pares subseqüenciais.
1.2.1. Separadores Magnéticos Omidos de
Alta Intensidade fabricados no
Brasil pela Equimag/Eriez MagneticsUSA
a) Equipamentos de Laboratório
Testes são realizados injetando manualmente
polpa de minério no bocal de recepção
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apropriado, com o equipamento ligado, e as
bobinas magnetizadas. As duas pernas do
Separador compõem dois núcleos
individualizados polarizados Norte-Sul,
r-espectivamente. Entre os dois polofil
citados, forma-se um campo no entre-ferro
( "gap"), que medida praticamente pode
chegar a 10.000 Gauss (em aberto). O entreferro está ocupado por uma "caixa ou
invólucro" fechado, que liga o recipiente
de recepção do minério à válvula de
descarga inferior. Nesta caixa estão
abrigadas diversas matrizes q~e podem ser
,placas ranhura das em paralelo, ou placas de
metal expandido, ou mesmo bolas de aço, de
tal forma que sejam originadas superfícies
,ou regiões onde desenvolvem-se gradientes
de fluxo para elevação de campo de 8/10.000
até 17.500 Gauss •
Figura 3 - Separador de Alta Intensidade
úmido, descontinuo para
laboratório, tipo L-4
Figura 4 - Separador de alta intensidade
úmido, continuo industrial,
para 40 TPH
1.2.2. Processos t!picos e aplicações de
Separadores Omidos e Alta
Intensidade
a) Wolframita e Molibdénio •
b) Minério de Ferro - genérico:
Sem dúvida alguma, a experiência mais
efetiva e positiva no campo de separação
magnética de alta intensidade a úmido no
Brasil, cabe à CVRD, que é considerada
pioneira e maior utilizadora mundial de
WHIMS, utilizando correntemente 45 unidades
em operações para concentração do Itabirito
a carga média de 100/110 t/h, nas
plantas de Conceição e Cauê em Itabira,
além de uma unidade utilizada como plantapiloto.
Testes piloto foram iniciados em 1970 pela
CVRD, e a primeira unidade instalada deu-se
em 1972 •
c) Concentração do Itabirito para CVRD testes feitos pela EQUIMAG/ERIEZ-USA
Trabalhando exatamente com o mesmo circuito
implementado em Cauê, foi possível
co~seguir-se, em planta-piloto, elevar o
padrão de concentração do Ferro de 44% para
68,79%, contra os atuais 67,6%, através de
concentração magnética com matrizes
ranhuradas e campo médio de 2.000 Gauss •
b) Equipamentos planta-piloto e industriais
Na metade da década de 60, foi possível,
através de inúmeros testes e
aprimoramentos, desenvolver máquinas que
fossem capazes de processar 1, 5, lO até
35 TPH de minério.
Projetos diversos e aplicações variadas, no
decorrer dos últimos 10 anos, criaram a
disponibilidade atual para máquinas com
capacidades de 60, 75 e 120 TPH, como
resultado de extensivo e árduo trabalho com
equipamentos piloto, do tipo CF-5,
construção..:carrossel, para alimentaião
continua e capacidade operacional media de
250 a SOO Kg/h •
Para otimizar-se o campo magnético para
concentração e recuperação,
respectivamente,utilizaram-se campos
variáveis de 2.000, 4.000, 6,000 e 8.000
Gauss. As frações obtidas eram analisadas
pelo teor de Ferro, e os resultados
tabelados.
Avaliação:
O produto magnético obtido a partir do
Separador CF-SMM mostrou um nível de
recuperação de 95,24% e concentrado final
de 68,79% de Fe. o circuito atual em
operação na CVRD tem apresentádo
concentrado de 67,6% de Fe, 4,8% Sllica e
92% de recuperação.
d) Recuperação do rejeito de Hematita processo misto (minério de Ferro)
e) Deslamagem
Descalcificlição
fl Recuperação do Urânio a partir do Ouro.
1.3.2. Características principais do
Separador Magnético de Correias
Cruzadas (HCB)
Outra interessante aplicação de
Separadores WHIMS, fabricados pela Eriez
Magnetics na Africa do Sul, refere-se à
recuperação do Urânio, obtido a partir dos
residuos da produção aurífera. Tal
separação é possível •porque este Urânio
atípico é fracamente magnético. O campo
gerado pela bobina do separador, e seu
circuito de ferro, situa-se na faixa de
8.000 Gauss, que combinado com matrizes de
bolas de aço, criam um campo de alta
intensidade por sornatória de gradientes,
que removem o Urânio com extrema ef~iência.
- material a ser tratado: seco e liberado
- granulornetria: -1/2 a +100 mesh
- cq.mpo magnético: variável de 20 a 16.000
Gauss
- velocidade da correia principal: variável
de 12 a 36 rn/rnin
- velocidade das correias segundárias:
92 rn/rnin
- número de rolos disponiveis: l permanente
corno "scalper" mais l a 8 eletromagnétioos
- consumo energético: 750 a 16.000 watts
- capacidade de alimentação ou
processamento: 900 kg a 1 t/h
- dimensionamento estimativo: 35,5 a 40 Kg/
polegada da correia
- larguras de correias disponíveis: 6, 12 ,
18 e 24 polegadas
-peso máximo: 25.000 Kg.
1.3. Separação magnética a seco de
média e alta intensidade
Separadores secos: conhecidos no mercado
corno de rolos induzidos, ou correias
cruzadas, concentram, separam ou ~ficiam
minerais na faixa de -8 a +150 rnesh, com
campos magnéticos variáveis entre 2.000 e
17.500 Gauss, levando-se em consideração
fatores essenciais corno capacidade de
processamento da máquina, consistência na
alimentação, rotação dos rolos, ou da _
correia principal, corrente de excitaçao da
bobina, e conseqüente fluxo magnético
gerado, e variação ou distanciamento dos
polos em relação aos rolos induzidos, ou à
correia princiapl.
Figura 6 - Separador Magnético seco, de
correias cruzadas, 2 pelos +
scalper, tipo HCB
1.3.1. Características principais dos
Separadores de Rolos Induzidos (IMR)
- material a ser tratado: seco e liberado
- granulornetria: -8 a +150 rnesh
-campo magnético: variável de 20 a 17.500
Gauss
- velocidade de rotação dos rolos:O - 100
1.3.3. Processos e aplicações típicas no
Brasil
RPM
-
consumo energético: 400/4.000 Watts
capacidade de alimentação: 10 a 4.500 Kg/h
dimensionamento: 75 kg/h/polegada de rolo
máquinas disponíveis: 5 a 60 polegadas
peso máximo: 8.200 kg.
a) Recuperação magnética de Crornita
Em testes feitos na Eriez Magnetics - USA,
os resultados de separação magnética foram
altamente satisfatórios, quais sejam:
Mistura inicial:
Figura 5 - Separador de Alta Intensidade
seco, de rolos induzidos duplo, tipo IMR
Resultado final:
-85+ sílica
-12% Crornita
- 3% Oxido de Ferro
90% da Crornita
recuperada
90% de pureza
Processo empregado:
Conjunto de Separadores Magnéticos de Alta
Intensidade-secos, modelos de Rolos
Induzidos e Correias Cruzadas na vertical
e horizontal, respectivamente.
b) Separação e concentração magnética da
Cassiterita e Tantalita
A Cassiterita concentrada em Separadores
Magnéticos, terá, obviamente, um preço de
mercado bem superior, quando comparada ao
mesmo minério não processado. Além da
vantagem do processo acima, tem-se c~do
ótimos resultados na recuperação da
Tantalita via Separadores de Correias
Cruzadas, com campo magnético aplicado na
faixa de 15/17.200 Gauss, obtendo-se
concentrados com até 70% de pureza, com
alto _Ereço no mercado externo, incentivando
650
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• 2. Separadores magnéticos de
o circuito ferroso utilizado é cons~ruldo •·
com materiais de. alta permeabilidade, a fim• ·
de permitir a geràção do máximo fluxo
(20.000 Gauss) com o mlnimo poss!vel de
energia gerada, protegendo, assim, a bObina
de super-aquecimento, e assegurando c~
uniforme no interior das matrizes, qual
seja: densidade de fluxo (b), conforme:· ·
figura 8 •
assim, os mi~~eraõo~s. brasileiros ,a
maiores inveati!n.,mtos e conseqüentemente,
altos nlveis de rentabilidade.
•
•
c) Recuperaxão magnética da Areia •Silica na
fé!Pricaçao Q.o vidro
·
A se~ação magnética de baixa intensidade
por polias e taDibores magnéticos não é .
indicada para retirada do Oxido de. Ferro ·
da Sllica •
Figura 8 - Distribuição de fluxo dentro de
uma matriz (caniste·r) de. ~
Separador de Alto Gradie~~
O processo que produz resultados
extremamente sat'isfatõrios é a separação
magn~tica seca de alta intensidade por
rolos induzidos (IMR's), conseguindo-se, em
matérias-primas particulares, reduções de
0,5% para 0,025%, com extrema seletividaCle
e reais reduções de custos operacionais •
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alto gradiente a 20.000
Gauss(HGMS-2~ geração)
Desde a criação de separadores magnéticos
de alto gradiente por H.G. Frantz em 19.37,
e G~H. Jones em 1955, houve um tremendo
desenvolvimento em projetos e tecnologias
de matérias-primas para as referidas
máquinas. Matrizes mais comuns são aquelas
confeccionadas com malhas de lã de aço
.inoxidável especiais que são para
partlculas finas como Argila, Caulim,
IMagnesita, etc.
A força magnética na parte superiÕr e
inferior das placas· de aço expostas ao
interior das bobinas chega até 150 kg. por
polegada quadrada.
E realmente fabuloso !
Um dos principais fatores considerados na
operação de um HGMS é seu custo~acional.
Um núcleo de 84" de diâmetro por. 20" de
altura, processando aproximadamente SOO
galões/minuto de polpa de Caulim, requer
ap:COx,ima<lamente 400/500 KW de.anergia •
A f~m de garantir um campo linear e
uniforme nas matrizes (canister), é
necessário um correto dimensionamento do
circuito ferroso, em relação à bobina
projetada.
Fig~a
..•
com a bobina de diâmetro 86", a força total
será de 670 toneladas !
As dimensões do circuito ferroso são
baseadas numa saturação de 15•500 Gauss
(1,55 Tesla), e a máxima densidade: de fluxo
dentro das matrizes (canister} é de 20.000
Gauss (2 Tesla).
7 - Separador Magnético de Alto
Gradiente, descontínuo para
laboratório, tipo ELS-4
Em testes, o separador industrial produzidopela Eriez Magnetics - USA, apresentou uma
distribuição linear entre B e I com
saturação .abaixo de 2T, como mostra a
figura n9 09 •
Figura 9 - Distribuição linear Fluxo
Corrente
X
l!tiez HGMS Kilogauss Vs. Current
I<ILOGAUSS
25
20
15
10
5
2
KILOAMPS
651
3
3.5
A densidade de força devido ao campo
magnético é derivada da energia magnética,
ou:
onde
F
e alimentação citadas, reduz-se de 20
Kilogauss a 6,6 Gauss em segundos, quando
a energia é desconectada do equipamento.
O ciclo de trabalho nominal de um
Separador de Alto Gradiente é de 70%. Para
a~entar este ciclo, é necessário reduzirse o tempo de desmagnetização para limpeza
das matrizes de lã. O tempo de
desmagnetização para tal finalidade é de
1 minuto e ele aumenta à medida em que o
número de amperes-espira e o porte da
bobina aumentam.
permeabilidade do
"gap" (espaço livre)
ou no espaço livre ·("gap")
Com campo uniforme dB
dx
= O,
F
=
B
logo F
dB
dx
=O
Com a inclusão das matrizes de lã de aço
inoxcidável dB
O resultado em separação.
dx
o
sistema hidráulico do equipamento tem a
finalidade de manter baixa a temperatura
de operação. Devido à alta corrente
necessária para gerar 2T, faz-se
obrigatório prover sistema de refrigeração
robusto, além de que condutores, ou fios,
são super-especiais, perfurados para
refrigeração a água. Considerando-se o
ciclo de trabalho, o sistema hidráulico é
projetado para evitar qualquer paralização
do eletroimã, caso haja manutenção dos
trocadores de calor. A refrigeração é
efetuada por princípio "Loop" (aberto e
fechado) , removendo o calor (perdas por
R.I2) gerado pela bobina.
A lã de aço inoxidável satura a 1,2T e
qualquer incremento na força magnética, se
solicitada, é obtida aumentando-se a
densidade de fluxo (B) pelo proporcional
aumento da corrente contínua de alimentação
(DC)..
A densidade da lã é variável. Um "canister"
de 82" x 20", preenchido com 1 tonelada de
lã, resulta numa densidade de 6,44%, o que
equivale a 6,4% de redução no "gap"(espaço
livre) ou 1,3", o que significa redução de
6,44% na alimentação de corrente DC,
mantendo, porém, um fluxo de 2T (20.000
Gauss). Um campo uniforme solicita 40.425
NI (amperes-espira) por polegada de espaço
livre (air "gap").
A figura 10 ilustra um Separador de Alto
Gradiente, fabricação EQUIMAG/ERIEZ-USA, de
porte industrial.
Para um "canister" de 20", a força
magnetomatriz será de 808.500 NI, o que é
capaz de produzir os 2T em alto gradiente,
com o mínimo possível de perdas energéticas.
Figura lO - Separador magnético de alto
gradiente industrial para
Caulim, instalado na GeorgiaKaolin, EEUU.
A tabela I
mostra as evoluções técnicas
conseguidas com novos projetos, via
computador, de Separador de Alto Gradiente,
em relação a projetos mais antigos e
padronizados.
Tabela I - Comparação entre o standard e o
novo projeto de·separadores alto
gradiente.
Volts DC
Amps DC
KiloGauss
MODELO STANDARD
NOVO PROJETO
135
72
2.660
2.260
20
20
Potência
Consumida
400 KW
165 KW
Potência
Alimentada
351 KW
163 KW
Perda
Energética
49 KW
2.1 . Especificações técnicas da máquina
de laboratório e planta-piloto HGMS
de fabricação Equimag/Eriez (USA)
3,7 KW
O fluxo residual no "canister" neste projeto
recente, devido a suas característicAs
~ais
652
a) Gauss.gerados no "gap" (entre-ferro):
20.000 (em aberto)
b) alimentação: 40 litros/minuto
c) percentagem de sólidos: 10%
d) consumo de potência: 70 KW a 950 amperes
e) peso total da máquina: 900 kg
f) temperatura da á~ua de lavagem e
enxaguamento: 50 C
g) Construção da bobina com condutores
retangulares, classe H, totalmente
refrigerada a água
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de pontaS agudaS e .extremaS 1 ae forma que
gradiente de fluxo seja cada vez maior.
Figura 11 - Diagrama esquemático de um
Separador Alto Gradiente
0
e) Susceptibilidade do mineral alimentado •
f.)
Carga magnética x teor de recuperação •
2.4. Processos típicos e aplicaçOesde
separadores de alto.gradiente
(HGMS)
10"
(254 MM)
a) Recirculação e passagens múltiplas:
l
_
Para purificação de alimentação não
magnética, o Separador de Alto Gradiente,
com matrizes em lã de aço inoxidável,
retém minérios fracamente magnéticos como
Hematita e Goetita, num alto percentual, o
que produz arrasto de não magnéticos e
conseqüentemente baixo teor final •
b) Processamento de águas residuais•
__,__25• OUADRADw.O~-,--_ __
(63Õ MM)
c) Outras aplicações:
CONTROLE DE ALIMENTAÇJI;O INFERIOR
Beneficiamento de minerais extremamente
finos como Caulim, Magnesita, Wolframita,.
rejeição da Ghalcoperita (cobre amaJ:"elO) .
presente na Molibdenj;ta, remoção do Oxi4o
de Ferro e extremamente fino na areia
silica, e remoção de part!culas de Pirita
em qualquer carvão mineral •
2.2. Características técnicas da máquina
industrial para 601100 TPH
a) aplicação e instalação: purificação do
Caulim removendo particulas de Ilmenita
e Oxido de Ferro
b) granulometria: 1 micron até 28 mesh
c) dimensões e peso: 5 x 2 metros, 340
toneladas
d) consumo energético: 3.535 amperes a
400.000 Watts - com painel de comando
completo medindo 2 x 3 x 2 metros
e) processo: 1.900 lpm de ·lama
f) ajuste çle campo: linear por computador,
de O a 20 KGauss
g) caracteri~ticas do canister (receptor
de matrizes): com lã de aço inoxidável,
medindo 2,2 metros de diâmetro, e
construido com cablagem refrig~~ada a
água
3. Separadores
supercondutivos a 50.000
Gauss (3~ geração)
A tecnologia no campo do magnetismo obteve,
através da Engenharia e Desenvolvimento do
Departamento de Pesquisas da Eriez ·
Magnetics .. USA, um saldo não mensurável a
curto prazo, ao desenvolver o mais
revolucionário equipamento de separação e
·concentração magnética, denominado "Alto
Gradiente Supercondutivo". Esta descoberta
representa total domínio da tecnologia, .ao
combater, com total efici~ncia, a elevação
de temperatura, que é a maior inimiga do
fluxo magnético. Este novo separador, de
50.000 Gauss (5 Tesla}, reduz a energia
consumida a praticamente zero, tendo ciclos
de trabalho "on-off" menor que um minuto,
elevando drasticamente a velocidade de
operação dos Separadores Magnéticos,
aumentando a capacidade de separação de
micro-partículas, para uma grande .faixa de
aplicações, anteriormente inatingíveis •
2.3. Fatores e conceitos a considerar na
aplicação de separadores de alto
gradiente
a) Teor e recuperação x campo aplicado e
pressão na alimentação •
b) Campo magnético:
Geralmente o valor de 20.000 Gauss é o
recomendado para micro-partículas e submicro alimentações: entretanto, em alguns
casos, tem-se obtido sucesso com menores
campos e proprocionais reduções de custos
operacionais •
3.1. Rápido aquecimento e
desaquecimento do sistema
O mais significativo avanço tecnológico do
projeto do Supercondutivo, é o dispositivo
de rápida magnetização e desmagnetizàção,
qual seja:·o eletroimã rapidamente atinge
seu máximo campo (até'ST), .e seu ~~pode
caida é menor ainda, resultando em
remanência praticamente zero
instantâneamente. Na voltagem de 230 Volts
DC, a unidade vai de O a 50.000 Gauss em 36
c) Tempo de retenção.
d) Seleção de matrizes:
Muitas delas têm sido testadas, porém, a
mais satisfatória é a de malha de lã em aço
inoxidável, empacotada à densidade de 6\ no
filtro de separação. Isto produz milhares
653
Figura 12 - Separador Supercondutivo - 39
Geração para laboratóri~ e
planta-piloto
de absorção de calor e custa pouco,
fazendo com ~ue inicialmente a temperatura
caia para 77 · Kelvin. O gás Hélio é então
usado para queimar o Nitrogénio, antes que
o Hélio líquido seja bombeado à câmara que
envolve a bobina. O Hélio então, reduz a
temperatura até abaixo de lOOK, levando o
circuito elétrico ao estágio de
"Supercondução", quando então, uma pequena
quantidade de Nitrogénio líquido é suprida
à câmara, na parte inferior da bobina, a
fim de isolar o Hélio líquido. Em recentes
baterias de testes, o Nitrogénio líquido
usado foi de 0,18 litros/hora, e o Hélio
liquido consumiu-se à base de l litro/hora.
Unidades de laboratório e comerciais
possuem um sistema fechado de liquefação a
fim de reduzir o consumo de Hélio liquido a
praticamente zero.
Figura 13- Desenho esquemático do separador
supercondutivo de 50.000 gauss HGMS
segundos e retorna a zero em apenas 27
segundos. Esta capacidade permite um
incrível aumento de produção, pois é sabido
das dificuldades para se desentupir as
matrizes de lã numa máquina de 29 Geração
(Alto Gradiente).
NITROGtNIO HtLIO
LTQUIDO
LTQUIDO
,_..,.__.---..
CANIS TER
BOBINA SUPERCONDUTORA &
HtLIO L!QUJDO
VliCUO
Este equipamento opera a temgeraturas bem
próximas do zero absoluto (O Kelvin) sendo
inicialmente refrigerada por Nitrogénio
liquido e logo após por Hélio liquido. A
tais temperaturas, certos .metais exibem
resistência zero à corrente elétrica.
Máquinas utilizando tais metais produzem
campos extremamente fortes, com virttalmente
zero de potência "joule" ~ispersada
(aquecimento) •
NITROGtNIO
L!QUIDO
Potência (W) = Corrente (I) x Voltagem (V).
De acordo com os projetistas deste
equipamento, o Supercondutivo utiliza
corrente, mas não voltagem. Desta forma, a
equação é incompleta, tornando "zero" a
potência "joule" dispersada em calor,
fazendo com que o sistema seja
absolutamente imprescindível no sentido de
economia de energia elétrica, quando
comparado a equipamentos de 29 Geração.
Exemplificando:
3.4. Conclusão/aplicações típicas
Devido a este projeto esclusivo,o novo
Separador Supercondutivo pode 2erar 5
Tesla, possuindo mesmas dimensoes e
pesando a metade de uma máquina de Alto
Gradiente convencional, limitada a 2T,
solicitando apenas 10% da energia nominal,
reduzindo substancialmente o porte do
painel de alimentação.
- Um equipamento de laboratório de 29
Geração (Alto Gradiente - 2T), consome
aproximadamente 200 KW para gerar 2 Tesla.
O Supercondutivo, em contraste,consome
0,007 KW para gerar 5 Tesla. ~ uma máquina
compacta, de facil utilização. A bobina é
um solenoide de 37 polegadas de altura por
34 polegadas de diâmetro, pesando 3.000 kg
O "canister" aceita matr'izes de lã de aço
inoxidável com até 4 polegadas de diâmetro
e 20 polegadas de comprimento. o campo é
variável de zero a 100% abravés de um
simples potenciómetro.
Toda concentração inicial dirigida à área
de minera~ão tem sido com objetivo de
purificaçao do Caulim e refratários, visto
que o alto custo da utilização do processo
mecânico/químico inviabiliza qualquer
projeto com máquin~Supercondutivas. Mas
a aplicação deste sistema é bem mais
extensa, por exemplo: na indústria,do
carvão, para separar micro-partículas de
Pirita {Sulfito de Ferro) do minério.
Supercondutivos também podem ser us~dos
para remover catalizadores de óleo, assim
como no tratamento da água em diversas
aplicações. Empresas farmacêuticas já
estão obtendo vantagens deste processo na
remoção de compostos ferrosos de amidos e
açúcar, que formam a base de muitas drogas._
3.3. Sistema de refrigeração
A primeira fase restringe-se à utilização
de Nitrogénio liquido, que tem capacidade
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30ACINPUT •
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3.2. Substancial economia de energia
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••e 4. Evolução tecnológica do
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setor- comentários finais
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Micro-part!culas de minérios fracamente
magnéticos permaneceram sem processo ou
equipamentos que viabilizassem sua
utilizalão atê 1974/78, quando foi
construJ.do o primeiro Separador Magnético
de 29 Geração, denominado Alto Gradiente,
processando materiais de até 400 mesh,
gerando fluxos de até 2T (20.000 Gauss) •
•
O cmapo de separação e concentração
magnética tem se desenvolvido rapidamente
.nos últimos dez anos, após 20/25 anos de
estagnação, por dificuldades de tornar
industrial processos e resultados
viabilizados em laboratórios e plantaspiloto •
Devido à necessidade de restrição de
custos em função do consumo de energia, e
maior rendimento na separação, teremos, a
partir de agora, com os Separadores
Supercondutivos (39 Geração), um rápido
crescimento na utilização do prOcesso
~agnético para minérios extra-finos(acima
de 300 mesh), e que requerem alto campo de
separação (acima de 20.000 Gauss).
No Brasil, muito se fez na última década •
Vários laboratórios de pesquisas
tecnológicas e universidades equiparam-se
com máquinas de separação magnética, e os
resultados imediatamente apareceram
viabilizando projetes outrora engavetados,
por impossibilidade de obter-se resultados
tecnológicos expressivos.
•
Pode-se finalmente dizer "rompeu-se
tecnologicamente a última barreira ao
'processo magnético em seu mais amplo e
vasto sentido" e, enquanto a Eriez
Magnetics retém muitas patentes nos campos
ma'gnético e vibratório, esta utilização,
desenvolvimento e transformação em
máquina é o maior degrau de crescimento
em todos os tempos, após a descobertc e
aprimoramento do magnetismo no Século
Minérios magnéticos, ou com impureza
ma~nética, secos e grossos até 100/120
mesh, puderam ser facilmente concentrados
ou separados por máquinas compostas de
rolos induzidos, ou correias cruzadas,
gerando fluxos de até 17.000 Gauss.
• Devido ã dificuldade de liberação,
emateriais finos não apresentaram bons
resultados nestes equipamentos, forlando
.fabricantes a desenvolver máquinas umidas
de baixa e alta intensidade, concentradas
• através dos Separadores de Polias ou
• Tambores, e os equipamentos tipo "Jones"de
carrossel, para altas toneladas e campos
• de até 17. SOO Gauss •
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XVIII.
Figura 14 - Desenvolvimento e tecnologia
no processo Supercondutivo •
Vide canister e sistema de
refrigeração
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