Britagem

Introdução

Genericamente, britagem pode ser definida como conjunto de operações que objetiva a fragmentação de blocos de minérios vindos da mina, levando-os a granulometria compatíveis para utilização direta ou para posterior processamento.

A britagem é um estágio no processamento de minérios, que utiliza, em sucessivas etapas, equipamentos apropriados para a redução de tamanhos convenientes, ou para a liberação de minerais valiosos de sua ganga.

É aplicada a fragmentos de distintos tamanhos, desde rochas de 1000 mm até 10 mm. Não existe um circuito padrão para britar os diferentes tipos de minério.

Geralmente a operação de britagem é feita dentro dos estágios convenientes.

Normalmente, para haver uma liberação satisfatória do mineral valioso, é necessário que o minério seja reduzido a uma granulometria fina. Nestas condições, a fragmentação desenvolve-se por meio de três estágios, isto é, grossa, intermediária e fina ou moagem. Nos dois primeiros estágios, a fragmentação é realizada em britadores e no último estágio, em moinhos. Não há rigidez quanto aos estágios de britagem, porém, normalmente se usa a classificação mostrada a seguir:

Estágio de britagem Tamanho máximo de alimentação (mm) Tamanho máximo do produto (mm)

Britagem Primária 1000 100,0

Britagem Secundária 100 10,0

Britagem Terciária 10 1,0

Britagem Quartenária 5 0,8

A regra do tratamento de minérios é a operação a úmida na moagem e a seco na britagem. As vantagens do processamento a úmido são muitas:

 Facilidade de transporte do material: a seco são necessárias ventiladores para remover o material já moído;

 Dissipação do calor gerado (que é elevado): esse calor frequentemente causa problemas de lubrificação muito difíceis de resolver;

 Não emissão de poeira.

Tem sido feitas várias tentativas de introdução de britadores a úmido, operação denominada water flush, mas os resultados são questionados. Parece haver um aumento sensível do desgaste dos equipamentos.

A única vantagem do processo a seco é a redução do desgaste abrasivo. Como efeito, uma polpa é um sistema eleteletrolítico qual estão dissolvidos íons de diferentes espécies. Ela é sempre, portanto, potencialmente corrosiva. Os processos corrosivos, eletroquímicos por natureza, são acelerados na presença de processos abrasivos. O efeito conjunto dos dois processos é maior que a soma dos processos individuais, o que se chama sinergismo. Por essa razão, minérios e minerais muito abrasivos tem de ser obrigatoriamente britados a seco, assim como os minerais que não podem ser contaminados com o ferro removido dos equipamentos.

Britagem Primária

Os britadores empregados são os de grande porte e sempre operam em circuito aberto e sem a eliminação das partículas finas antes da operação de britagem (escalpe). A britagem primária é realizada a seco e tem uma razão de redução em torno de 8:1 - 10:1.

Para este estágio são utilizados os seguintes tipos de britadores: britador de mandíbulas, britador giratório, britador de impacto e o de rolos dentado.

2° Helvio Côrtes: Slides 10 a 14

Britador de Mandíbulas

É o equipamento utilizado para fazer a britagem primária em blocos de elevadas dimensões/dureza e com grandes variações de tamanho na alimentação.

Compõe-se basicamente de uma mandíbula fixa, e uma móvel ligada ao excêntrico (esta ligação pode ser feita direta ou indireta), que fornece o movimento de aproximação e afastamento entre essas. Desta maneira, o bloco de material alimentado na boca do britador vai descendo entre as mandíbulas, enquanto recebe o impacto responsável pela fragmentação.

Os britadores de mandíbulas são classificados em dois tipos, baseando-se no mecanismo de acionamento da mandíbula móvel. Assim, têm-se britadores de um eixo- tipo dodge e dois eixos - tipo Blake. Nos britadores de dois eixos, a mandíbula móvel tem movimento pendular, enquanto que os de um eixo tem movimento elíptico. Em termos de custos de capital, britadores de dois eixos são cerca de 50% mais elevados que os de um eixo, sendo indicados para materiais mais abrasivos e de difícil fragmentação. A especificação dos britadores de mandíbulas é dada pelas dimensões de abertura da alimentação. Por exemplo, um britador com cuja especificação seja120100, apresenta abertura da boca com 100cm e largura da mandíbula em 120cm.

A distância entre as duas mandíbulas na extremidade superior do britador é chamada gape e os fragmentos de rocha não devem ultrapassar 80% da abertura do britador. O acionamento deste equipamento é feito por correia em V a partir do motor. Isso é vantajoso porque vale como um dispositivo de segurança: em caso de travamento do britador (p. ex., por causa de um fragmento grande demais para ser britado), as correias patinam ou acabam por se romper, protegendo o motor. As mandíbulas têm placas de desgaste feitas de aço hadfield. Esse material é um aço com 12% a 14% de manganês, elemento de liga cuja presença torna o aço austenitico. A característica principal do aço hadfield que o torna tão adequado para uso em mandíbulas é que o impacto localizado encrua a estrutura austeniaca (deforma e alinha os grãos de metal) naquele local, tornando a superfície muito dura.

Características gerais:

 Capacidade: Adequado para capacidades baixas e médias (1000 t/h);

 Granulometria: Recomendado quando é desejável grande quantidade de finos no produto;

 Desvantagens: Alta produção de finos, exige alimentador, uso limitado a rochas frágeis ou elásticas e produz muitas partículas lamelares-- slide;

 Materiais úmidos e com alto teor de argila: Altamente efetivo para esse tipo de material. Mais adequado que o giratório nesse quesito.

3° Fernando Rodrigues: Slides 15 e 16

Britador Giratório

É o equipamento de britagem primário utilizado quando existe uma grande quantidade de material a ser fragmentado, sendo mais operacional do que o britador de mandíbula, pois pode ser alimentado por qualquer lado, indistintamente, além de permitir uma pequena armazenagem no seu topo.

Esses britadores tem um elemento móvel, que é o cone, e um elemento fixo, que é o manto (também referido como côncavo). O cone tem um movimento excêntrico, isto é, ele gira em torno de um eixo que não é o eixo do cone. Dessa forma, ele se aproxima e se afasta das paredes internas do manto num movimento recessivo circular a uma velocidade em torno dos 85 a 150 rpm. Nesse movimento, uma parte do cone se aproxima do manto, ao passo que a parte às suas costas se afasta. A parte que se aproxima esmaga as partículas entre o manto e o cone. Atrás, no afastamento, as partículas encontram espaço para caírem até serem contidas e depois, no movimento de aproximação, serem esmagadas. O britador giratório funciona, portanto, da mesma maneira que o britador de mandíbulas, exceto que a ação de cominuição ocorre num volume muito maior e que a seção desse volume tem a forma de uma coroa circular. Em consequência, a capacidade do britador giratório é muito maior que a do britador de mandíbulas, e é exatamente essa a finalidade do seu projeto.

Outra vantagem sobre o britador de mandíbulas é que neste a área da seção transversal do espaço entre as mandíbulas diminui de cima para baixo. Ora, conforme o material vai sendo britado, ele aumenta de volume, fenômeno conhecido como empolamento. Portanto, quanto mais o material aumenta o volume, menos espaço o britador de mandíbulas oferece. É muito fácil entupir um britador de mandíbulas quando ele trabalha afogado, problema que exige um projeto especial do perfil das mandíbulas para ser resolvido. O cone do britador é sustentado por uma estrutura em ponte, chamada de ‘’ aranha’’ e é muito forte, pois aguenta todo o peso do cone e todo o esforço mecânico sobre ele, bem como o impacto das pedras que caem para dentro do britador.

Características gerais:

 Capacidade: Bom para capacidades médias e altas;

 Granulometria do produto: Produz poucos finos; Capaz de britar partículas lamelares;

 Modo de alimentação: Dispensa alimentador;

 Desvantagens: Pouco indicado para materiais úmidos e com alto teor de argila; Investimento inicial alto.

4° Eniely Maisa: Slides 17 e 18 (o slide 17 possui uma animação. Quando formos apresentar em sala de aula, mostre a animação até mais ou menos 1 minuto, pois ela é um pouco grande)

Britador de Impacto

A redução de tamanho ocorre pelo impacto dos impactadores sobre as partículas e pelo impacto destas contra a carcaça ou as barras de impacto. A câmara é grande para permitir a livre movimentação das partículas e a passagem de blocos de grandes dimensões. O britador de impacto tem um rotor cilíndrico maciço com duas ou mais barras de impacto. Em alguns modelos, essas barras são fixas em relação ao rotor e, em outros, tem liberdade para um movimento pendular em torno do ponto de fixação. A partícula é alimentada ao britador e atingida pelo impacto do rotor. Ela sofre uma primeira fratura decorrente desse impacto e é lançada contra o revestimento ou as barras de impacto, onde sofre fraturamento adicional. A energia aplicada à partícula é a cinética, do impactor, e a quebra ocorre ao longo de fraquezas estruturais preexistentes (planos de menor resistência, microfraturas, contornos de grãos). O produto de cominuição tem, portanto, uma distribuição granulométrica natural e está praticamente isento de fraquezas. Como a massa do impactor é muito maior que a da partícula, esta é quebrada, os fragmentos adquirem velocidade imediatamente, sendo lançadas contra a carcaça ou as barras de impacto, onde se quebram mais uma vez. As partículas recebem, portanto, apenas uma ou duas pancadas e tendem a atravessar o equipamento rapidamente. Partículas grandes recebem um grande impacto e quebram-se prontamente. Partículas pequenas recebem apenas um impacto leve e, por isso, atravessam o equipamento com um mínimo de fratura. O efeito do impacto é praticamente desprezível para partículas menores que 100#. Partículas ultrafinas não sofrem nenhum impacto, pois são afastadas do rotor pelo movimento do ar em torno dele.

Os britadores de impacto trabalham a velocidades muitos elevadas, razão pela qual o desgaste abrasivo é intenso. Seu uso é historicamente restrito a materiais frágeis, moles e grudentos, como fosfatos, calcário, barita, argilas, bauxita, amianto e carvão. Os britadores de impacto tem várias limitações que afetam a sua capacidade: velocidade, número de barras de impacto e tamanho da alimentação. A mais significativa é a relação entre a velocidade de rotação e o número de impactores: uma máquina com quatro barras, girando a 750 rpm, terá uma barra passando pela boca de alimentação a cada 1/3000 minuto, ou seja, a cada segundo, a boca de alimentação é varrida pelos impactores 50 vezes. Obviamente, o período tão curto em que a boca de alimentação está livre para introduzir material no britador limita a capacidade de alimentação. Por isso, é muito frequente encontrarmos britadores com apenas duas barras de impacto.

A desvantagem do uso desse equipamento é que apresenta elevado custo de manutenção e grande desgaste, não sendo aconselhável seu uso, no caso de rochas abrasivas e de materiais com valor da sílica equivalente maior que 15%. Estes equipamentos são escolhidos para britagem primária, onde se deseja uma alta razão de redução e alta percentagem de finos.

Características gerais:

 Gera uma distribuição granulométrica mais fina que a dos britadores de mandíbulas ou giratórios, e os tamanhos máximos do produto de britagem são menores;

 A redução de tamanhos nas faixas mais finas é muito pequena; abaixo de 100#, a redução é insignificante;

 Ao aumentar a velocidade do rotor, diminui a granulometria do produto- isso, porém, tem limitações mecânicas.

 A relação de redução é muito grande, o que permite fazer num único equipamento a redução equivalente à de dois e até mesmo à de três estágios de britadores de outro tipo;

 As partículas tem formato mais cubico que as produzidas por britadores de outro tipo.

 Geralmente restrito a materiais com teor de sílica equivalente menor que 15%;

5° Izabela Aguiar: Slides 19 e 20

Britador de Rolo Dentado

Os britadores de um rolo são extensamente utilizados na britagem do carvão. Trata-se de britadores em que a mandíbula móvel é substituída por um rolo dentado. A mandíbula fixa tem um perfil curvo convergente, de modo que o movimento do rolo vai prensando as partículas de carvão contra ela. Desse modo, a cominuição ocorre por esmagamento e por cisalhamento, os dentes efetivamente cortando o carvão. Tem emprego limitado devido ao grande desgaste dos dentes, por ser sensível à abrasão. É aconselhável sua aplicação para rochas de fácil fragmentação e também para britagens móveis, dada as pequenas dimensões do equipamento. Possui alta tolerância à umidade da alimentação, sendo na britagem primária o equipamento que produz menos finos.

Características gerais:

 Teor de minérios abrasivos: Como o de impacto, é limitado a materiais pouco abrasivos;

 Grau de redução: Alto. Brita qualquer bloco que caiba na boca do britador. Todavia, a presença de blocos grandes limita bastante a capacidade;

 Modo de alimentação: Exige alimentador.

6° Iarla Dias: Slides 21 e 22

Britagem Secundária

Entende-se por britagem secundária, de forma geral, todas as gerações de britagem subsequentes à primária.

Tem como objetivo na maioria dos casos a redução granulométrica do material para a moagem. É comum na britagem secundária o descarte prévio da fração fina na alimentação, com a finalidade de aumentar a capacidade de produção. Esta operação é chamada “escalpe”.

Os equipamentos normalmente utilizados são:

 Britador giratório secundário;

 Britador de mandíbulas secundário;

 Britador cônico;

 Britador de martelos;

 Britador de rolos.

Os britadores giratórios, mandíbulas e martelos são semelhantes àqueles empregados na britagem primária, apenas tendo dimensões menores.

Britador Cônico

O britador cônico possui o mesmo princípio de operação do britador giratório. Contrariamente ao que ocorre no britador giratório, no cônico, o manto e o cone apresentam longas superfícies paralelas, para garantir um tempo longo de retenção das partículas nessa região. No britador giratório a descarga se dá pela ação da gravidade, enquanto que no cônico, a descarga é condicionada ao movimento do cone. O movimento vertical do cone, para cima e para baixo, controla a abertura de saída, para tal, utilizam-se dispositivos hidráulicos.

7° Jadi Barbosa: Slides 23 e 24

Britador de Rolos

Este equipamento consta de dois rolos de aço girando à mesma velocidade, em sentidos contrários, guardando entre si uma distância definida. São destinados a materiais friáveis ou de fácil fragmentação.

A alimentação é feita, lançando-se os blocos de minério entre os rolos cujo movimento faz com que os mesmos sejam forçados a passar pela distância fixada previamente por parafusos de ajuste. Esta ação promove a fragmentação dos blocos.

Este tipo de britador possui uma forte limitação quanto à granulometria da alimentação, pois a mesma é limitada pela distância fixada entre os rolos e os diâmetros dos mesmos. Outra limitação é que se torna muito difícil distribuir a alimentação de modo a ocupar todo o espaço entre os rolos, onde deve ocorrer a cominuição. Assim, a alimentação concentra-se em locais preferenciais, e ai ocorre um desgaste mais intenso. Em consequência, os rolos ficam desalinhados, com espaçamento diferente entre diferentes pontos, e perde-se a capacidade de controle do produto de britagem. Como a superfície dos rolos é de metal muito duro, torna-se impossível usina-los para corrigir a descalibração. Com exceção dessas desvantagens, o britador de dois rolos é um excelente equipamento e gera poucos finos.

Britagem Terciária

Em geral é o último estágio de britagem, no entanto, existem usinas com mais de três estágios, cujo fato está ligado às características de fragmentação do material, ou à granulometria do produto final. Os equipamentos em geral utilizados são os britadores cônicos, cuja granulometria máxima do produto obtido está compreendida na faixa de 25 a

3 mm, com uma razão de redução de 4:1 ou 6:1. Estes equipamentos exigem um maior controle de operação, geralmente trabalhando em circuito fechado.

8° Franklin Dapper: Slide 25

Britadores de Impacto Vertical

No Brasil, a explotação de areia natural em várzeas e leitos de rio vem sofrendo restrições das agências de meio ambiente, principalmente em regiões metropolitanas. A obtenção de areia artificial (ou areia de brita), com distribuição granulométrica e fator de forma próximo das areias naturais, usadas como agregado na construção civil, vem sendo estudada pelo CETEM em usina piloto e os resultados positivos encorajaram a implantação de unidades industriais, em algumas pedreiras no estado de Minas Gerais e Rio de Janeiro.

O britador de impacto vertical (Vertical Shaft Impact-VSI) é conhecido como o equipamento capaz de produzir modificações nas partículas, dando-lhes formato cúbico ou arredondado. Essa forma das partículas é atribuída aos mecanismos que ocorrem no rotor e na câmara de britagem do britador: impacto, abrasão e atrição. Parte do material alimentado no britador vai para o interior de um rotor, que projeta esse material a altas velocidades contra as paredes da câmara revestida com o próprio material onde as partículas colidem entre si e são moídas. Parte do material passa por fora do rotor, na forma de cascata e colide contra as partículas que passaram pelo interior do rotor, caracterizando-se como um processo autógeno de cominuição. O cascateamento das partículas traz os seguintes benefícios: redução do consumo de energia no processo; redução do consumos de peças de desgaste; aumento da capacidade de processamento do britador e controle na distribuição granulométrica.

9° Jânio Aguiar: Slides 27 a 33

Dimensionamento de equipamentos

O dimensionamento dos britadores é feito usualmente com auxílio de curvas e tabelas de operação fornecidas pelos fabricantes do equipamento.

O procedimento normal consta das seguintes etapas:

 Consultar a tabela de especificação técnica definindo alguns equipamentos que estão dentro das condições exigidas;

 Verificar as capacidades de produção de cada equipamento selecionado observando se estão dentro das condições especificadas;

 Observar as curvas granulométricas do tipo de equipamento para melhor definir as condições de operação observar também a condição de recepção; o britador só brita partículas menores que 80% de sua abertura. Então o tamanho do britador é condicionado pelo tamanho máximo da abertura.

Exemplos de especificações técnicas para britadores primários:

Exemplo de Capacidade de produção (m3/h) para Britadores Primários de Mandíbulas em Circuito Aberto.

Exemplos de Curvas granulométricas em britadores e rebritadores de mandíbulas (Circuito aberto).

Exemplos de Curvas granulométricas em britadores e rebritadores de mandíbulas (Circuito fechado).

A capacidade de produção e tamanho máximo dos blocos contidos no ROM influenciam na escolha de operação da mina. Esses dados são importantes, pois determinam a boca de entrada dos britadores primários.

Tamanho máximo de blocos na alimentação de britador primário.

10° Hugo de Alcântara: Slides 34 a 38

Outros fatores importantes no dimensionamento dos equipamentos

Distribuição granulométrica da alimentação

A distribuição granulométrica da alimentação é importante na escolha do tipo de instalação. Assim, por exemplo, o conteúdo de finos na alimentação define a conveniência ou não de um escalpe prévio da alimentação do britador. Entre outros, os fatores econômicos e operacionais definem a extensão do escalpe, todavia como regra geral, toma-se como base o limite máximo 30% de finos na alimentação. Este procedimento não se aplica à britagem primária. Em geral, as britagens secundárias e terciárias normalmente têm um conteúdo de finos tal em sua alimentação que justifica a existência de escalpe prévio.

A presença de blocos de grandes dimensões, por outro lado, prejudica muito a capacidade de britadores de rolos e aumenta muito o desgaste em britadores de impacto, especialmente quando esses equipamentos operam como britadores primários.

Conteúdo de argila e umidade

Os minérios que apresentam um alto conteúdo de argila e elevada umidade, impossibilitam praticamente a britagem em granulometria de 20 – 25 cm, pois dificultam o peneiramento e a operação de alguns tipos de britadores.

Britadores giratórios, cônicos e de mandíbulas são altamente sensíveis à presença de argila e à umidade no minério nessa faixa de granulometria.

Densidade do material

Os britadores são equipamentos que apresentam como constante a capacidade volumétrica de produção. Assim, a capacidade desses equipamentos, expressa em t/h, é proporcional à densidade do minério.

Forma das partículas

A forma das partículas é importante na definição da boca de entrada dos equipamentos. Para materiais lamelares exige-se uma relação entre a boca de entrada e o tamanho máximo das partículas maior do que a geralmente requerida para minérios não lamelares.

Corrosividade do minério

Minérios corrosivos impõem condições especiais na escolha dos materiais e equipamentos usados na instalação.