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Alguns estudiosos definem a concentração gravítica como um processo no qual partículas de diferentes densidades, tamanhos e formas são separadas uma das outras por ação da força de gravidade ou por forças centrífugas. É uma das mais antigas formas de processamento mineral e, apesar de tantos séculos de utilização, seus mecanismos ainda não são perfeitamente compreendidos.

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Mecanismos atuantes na concentração gravítica

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Mecanismos atuantes na concentração gravítica

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Segundo Spottiswood (1992), Os mecanismos que são identificados como responsáveis no processo de concentração gravítica são eles:
Aceleração diferencial Sedimentação retardada Consolidação intersicial Velocidade diferencial em escolamento laminar Potencial de energia e Ação das forças cisalhantes.

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Os principais equipamentos de concentração centrífuga são os:

concentradores centrífugos Knelson e Falcon, ambos desenvolvidos no Canadá.

Jigue Kelsey, desenvolvido na Austrália, que combina a centrifugação com o movimento de pulsação.

Multi-Gravity separator ( MGS) da Mozley, desolvido na Inglaterra, que utiliza a centrtifugação com movimentos longitudinais parecidos aos da mesa vibratória.

Calha (simples e estrangulada).

Concentrador Reichert

Mesa plana e oscilatória

Espiral de Humphreys

Hidrociclone

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baseia-se no princípio da ação da força centrífuga, gerando um campo gravitacional da ordem de 60g.

Esse concentrador trata-se de uma cesta cônica perfuradora com anéis internos. A alimentação é introduzida sob a forma de polpa ( 20 a 30 % de sólidos em pesos) por um duto localizado na parte central da base da cesta.

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Esse concentrador baseia-se no princípio composto de um cone que gira a velocidades próximmas de 450rpm, gerando uma intensidade do campo gravitacional de 300 g. Centrífugo Falcon é capaz de separar e recuperar partículas pesadas finas e ultrafinas e realiza uma concentracação eficiente para faixas granulométricas entre 1,651 e 0,020mm ( 10 a 600 malhas Tyler).

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O princípio de funcionamento de Jigue centrífugo Kelsey baseia-se na combinação dos movimmentos de pulsação dos jigues convencionais e na utlização da força centrífuga . O equipamento é composto de um jigue tipo Harz colocado sobre uma base giratória. esta base, girando a alta velocidade , produz uma força centrífuga que agi sobre as partículas , permitindo a recuperação de partículas pesadas de mnor diâmentro que nos jigues convencionais.

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O MSG consiste de um tambor levemente afunilado na extremidade fechada, próxima à saída de rejeito, medindo 0,6m de comprimento e com diãmentro médio de 0,5m, gira no sentindo horário produzindo uma força centrífuga que varia de 6 a 24 g. O tam or também é submetido a uma oscilação senoida da direção axial com amplitude variável entre 12 e 25 mn e frequência entre 4 e 6 ciclos por segundo.

Ele apresenta um conjunto de raspadores fixos dentro do tambor e a porla é alimentada de forma contínua na parte central longitudinal do tambore distribuida internamente através de um anel acelerador.

A separacação das partículas pesadas das leves ocorre pela força centrífuga com o efeito de cisalhamento provocado pela ação oscilatória.

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A calha simples trata-se de uma caneleta inclinada, feita geralmente de madeira e de seção transversal retangular.

na calha simples ss areias são sedimentação mantidas retardada em um estado de e consolidaçãointersticial pelo turbilhonamento da água e, emmenor extensão, pela vibração causada pelos seixos rolando por cima dos riffles.

As calhas simples são utilizadas para o beneficiamento de minério com faixa granulométrica muito ampla e onde o mineral valioso é de tamanho médio e grosso. As principais variáveis da calhas são: largura,profundidade, inclinação, comprimento (quanto maior é o comprimento da calha maior será a recuperação) e a quantidade de água (maior quantidade para minérios finos).

Impontante pontuar que no Brasil as calhas não são muito utilizadas nas instalações de empresas de mineração, ainda que algumas façam uso da calha para o tratamento dos rejeitos gravíticos, possibilitando alguma recuperação adicional de ouro.

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A calha estrangulada é um equipamento rconsiderado ineficiente, pois, apesar de boa recuperação, a razão de enriquecimento em uma passagem é pequena, requerendo-se, portanto, múltiplas passagens para a obtenção de um concentrado com teor alto.) essas canhas se distingue da calha simples diferem (com riffles), em dois aspectos: na calha estrangulada o fundo é regular (desprovido de riffles) e a remoção do concentrado é contínua.

Uma calha estrangulada típica trata-se de um canal inclinado que decresce em largura ("se estrangula") no sentido do fluxo. A polpa, com alta percentagem de sólidos, é alimentada na parte mais larga da calha em um fluxo relativamente laminar, ocorrendo uma variação de velocidade de modo que as partículas finas e pesadas se concentram na parte inferior do fluxo, por meio de uma combinação de sedimentação retardada e consolidação intersticial.

Na calha estrangulada normal, a diminuição da largura é consequência de um aumento da espessura do leito da polpa e naturalmente facilita a separação entre os minerais leves e pesados.

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Este concentrador foi resultado de pesquisas de Esnert Reichert, que durante sua experiência profissional numa empresa de minérios na Austrália, chegou a conclusão que uma grande deficiência nas calhas estranguladas era o efeito da parede lateral, concebendo, então, um equipamento sem paredes, ou um cone invertido. Desenvolvido no início dos anos 60 com um ou dois cones operando em série, já nos anos de 1970 a unidade padrão de um concentrador Reichert era composta de multi-estágios, com até oito cones duplos e simples; sua aplicação também foi além dos minerais pesados de areias de praia, incluindo minérios de ferro, estanho e ouro, entre outros.

Os mecanismos de separação das calhas e cones fazem com que os pesados finos sejam preferencialmente recuperados em relação aos pesados grossos. Desse modo, são mais apropriados aos minérios aluvionares e areias de praia, uma vez que os minerais valiosos são significativamente mais finos que os minerais leves.

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Consiste de uma mesa inclinada coberta com tapete de borracha com sulcos longitudinais, em forma de "V", paralelos aos lados da mesa e na direção do fluxo de polpa. No final de cada mesa ,geralmente há três seções em sequência − existe uma abertura regulável e transversal ao fluxo de polpa. Os minerais mais densos e o ouro movimentam-se próximos à superfície, percorrendo os sulcos longitudinais, e são recolhidos continuamente naquela abertura. A parte majoritária da polpa passa para a mesa plana seguinte, havendo oportunidade de se recuperar mais partículas de ouro.

As características deste equipamento são:

alta razão de concentração

alta capacidade, baixo custo de investimento (normalmente é construído na própria usina)

baixos custos operacionais e de manutenção.

o mecanismo de ação dos sulcos longitudinais em "V" guarda uma certa semelhança com o estrangulamento de uma calha típica, uma vez que também há uma redução na largura efetiva da camada inferior do leito e, consequentemente, aumento da sua profundidade, com a vantagem de manter a mesma largura na superfície do leito, resultando em maior capacidade unitária que uma calha típica.

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A mesa oscilatória típica trata-se de um deque de madeira revestido com material com alto coeficiente de fricção (borracha ou plástico), parcialmente coberto com ressaltos, inclinado e sujeito a um movimento assimétrico na direção dos ressaltos, por meio de um mecanismo que provoca um aumento da velocidade no sentido da descarga do concentrado e uma reversão súbita no sentido contrário, diminuindo suavemente a velocidade no final do curso.

Os mecanismos de separação atuantes na mesa oscilatória podem ser melhor compreendidos se considerarmos separadamente a região da mesa com riffles e a região lisa.

Nos espaços entre os riffles, as partículas estratificam-se devido à dilatação causada pelo movimento assimétrico da mesa e pela turbulência da polpa através dos riffles, comportando-se este leito entre os riffles como se fosse um jigue em miniatura , com sedimentação retardada e consolidação intersticial (improvável a aceleração diferencial) ,fazendo com que os minerais pesados e pequenos fiquem mais próximos à superfície que os grandes e leves.

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O concentrador espiral formado na forma de um canal helicoidal de seção transversal semicircular . Ainda que sejam comercializadas espirais com características diferentes ,diâmetro e passo da espiral, perfil do canal e modo de remoção do concentrado. De acordo com fabricante e o fim a que se destina, os mecanismos de separação atuantes são similares.

Durante a alimentação da espiral, a velocidade da polpa varia de zero na superfície do canal até um valor máximo na interface com o ar, devido ao escoamento laminar. Ocorre também uma estratificação no plano vertical, usualmente creditada à combinação de sedimentação retardada e consolidação intersticial, sendo também provável que haja a ação de esforços cisalhantes. O resultado final é que no plano vertical, os minerais pesados estratificam-se na superfície do canal, com baixa velocidade, e os minerais leves tendem a estratificar-se na parte superior do fluxo, nas regiões de maiores velocidades

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Este concentrador é usado para concentração gravítica, projetado para minimizar o efeito de classificação e maximizar a influência da densidade das partículas. Quando comparado com o ciclone classificador, apresenta maior diâmetro e comprimento do vortex finder e com ângulo do ápex bem superio. Quando a polpa é alimentada tangencialmente, sob pressão, um vortex é gerado em torno do eixo longitudinal. A força centrífuga, inversamente proporcional ao raio, é bastante grande perto do vortex e causa a estratificação radial das partículas de diferentes densidades e tamanhos (por aceleração diferencial).

As partículas pesadas, sendo mais sujeitas a uma ação da força centrífuga, dirigem-se para a parte superior da parede cônica, com a formação de um leito por sedimentação retardada, no qual as partículas leves e grossas situam-se mais para o centro do cone e as finas, por consolidação intersticial,

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Vídeo sobre Concentração Gravítica e seus princípios.

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Vídeo sobre Concentração Gravítica e seus princípios.

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O vídeo acima aborda sobre concentração mineral e seus princípios.