EDMILSON JOSÉ DE PAIVA ANDRADE ESTUDO DA CARGA CIRCULANTE ELEVADA NA BRITAGEM TERCIÁRIA NA PLANTA DE IB3 NA MINA DE ALEGRIA (VALE)

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Escola de Minas - Departamento de Engenharia de Minas Pós-Graduação Lato Sensu em Beneficiamento Mineral EDMILSON JOSÉ DE PAIVA ANDRADE ESTUDO DA CARGA CIRCULANTE ELEVADA NA BRITAGEM TERCIÁRIA NA PLANTA DE IB3 NA MINA DE ALEGRIA (VALE) OURO PRETO (MG) 2010

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO EDMILSON JOSÉ DE PAIVA ANDRADE ESTUDO DA CARGA CIRCULANTE ELEVADA NA BRITAGEM TERCIÁRIA NA PLANTA DE IB3 NA MINA DE ALEGRIA (VALE) Monografia apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como requisito para obtenção do título de Especialista em Beneficiamento Mineral. Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Pereira OURO PRETO (MG) 2010

3 3 AGRADECIMENTOS A minha esposa Daniele, filhos Pedro José e João Antônio pelo apoio e compreensão. À Vale, na pessoa do Gerente de Operação da Usina de Alegria, Rodrigo Melo, pela oportunidade a mim dada. A todos os colegas de trabalho das gerencias de Operação e Manutenção da Usina de Alegria, especialmente aos colegas de trabalho Jefferson Corraide, Luciano Mendes, Adriano Totou, Wagner Geraldo, José Lucas, Silvestre Dias e Ildo Lima pelo auxílio na elaboração deste trabalho. Ao Professor Orientador Dr. Carlos Alberto Pereira pela paciência e ensinamentos; ao Professor Fabiano Gomes pelo incentivo durante todo o curso.

4 4 RESUMO Este trabalho tem a finalidade de avaliar o desempenho entre os britadores de rolos e cônicos na britagem terciária da mina de Alegria. A carga circulante é o principal ponto desta análise, uma vez que o aumento da mesma causa a redução da taxa de alimentação, sobrecargas em equipamentos e consequentemente redução da produção e, aumento de custo em manutenções. A partição granulométrica também é muito importante neste processo, sendo necessária uma avaliação do percentual de finos, material menor 0,15 mm do produto britado. A vida útil das peças de desgaste dos equipamentos também é avaliada, assim como as horas e custo de manutenção. Palavras chave: britadores, carga circulante, produção, partição granulométrica e manutenção.

5 5 ABSTRACT The aim of this work is to value the performing between cone s and roll s crushers into Alegria s Mine s tertiary crushing. The circulating load is the principal matter off the study, because the increase of this load causes the feed s rates reduction, equipment s overloading, and, consequently the production s reduction, and, the rising of support s cost. The partition of the grains also is very important in the process, it needs a valuation of the percent of the thins, the material smaller 0, 15 mm of the crusher product. It also values the use fuel life of the wer and tear s pieces as well as the period off support. support. Key Words: crushers, circulating load, production, partition of the grains and

6 6 LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 1 Mapa do Complexo Minerador Mariana - Alegria FIGURA 2 Fluxograma do Projeto Original Britagem Primária e Secundária IB3 Alegria FIGURA 3 Fluxograma da Retomada Pilha Pulmão e Britagem Terciária Mina de Alegria FIGURA 4 Desenho Esquemático de um Britador de Mandíbulas de um Eixo FIGURA 5 Desenho Esquemático do Corte Frontal de um Britador Giratório FIGURA 6 Representação de um Britador Cônico FIGURA 7 Representação de Britadores de Rolos FIGURA 8 Desenho Esquemático de um Britador de Impacto de Eixo Vertical FIGURA 9 Desenho Esquemático de um Britador de Impacto de Eixo Horizontal

7 7 LISTA DE GRÁFICOS GRÁFICO 1 - Taxa de Alimentação da Britagem da Planta de IB3 Alegria - Vale GRÁFICO 2 - Curva de Alimentação dos Britadores de Rolos 100 x 100 GRÁFICO 3 - Comparativo Entre Curvas de Alimentação (rolos X HP200) GRÁFICO 4 - Resultado Comparativo Entre o Desempenho de Britadores de Rolos e HP200 em 05/12/2008 GRÁFICO 5 - Resultado Comparativo Entre o Desempenho de Britadores de Rolos e HP200 em 10/12/2008 GRÁFICO 6 - Análise da Carga Circulante da Britagem Terciária da Mina de Alegria Entre Janeiro de 2008 e Março de 2010

8 8 SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO Histórico da Mina de Alegria Localização do Complexo Alegria Descritivo Básico do Circuito de Britagem do Projeto Original O Minério 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Carga Circulante Britagem Modelos e Principais Características de Britadores Utilizados em Beneficiamento de Minério de Ferro Britadores de Mandíbulas Britadores Cônicos Giratórios Britadores e Rebritadores Cônicos Britadores de Rolos Britadores de Impacto 3 - METODOLOGIA Análise da Eficiência do Peneiramento Análise da Taxa de Alimentação do Circuito de IBIII Análise da Eficiência da Britagem Terciária Descrição Geral dos Rebritadores de Rolos 100 x Descrição Geral dos Rebritadores HP Análise Comparativa Entre a Vida Útil de Peças de Desgaste 4 - CONCLUSÃO 5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...

9 9 1- INTRODUÇÃO Histórico Mina de Alegria A Historia da Mina de Alegria se iniciou com a antiga Samitri. Em 1962, atendendo a uma solicitação do Governo Federal, a SAMITRI associa-se a então CVRD (Companhia Vale do Rio Doce) visando expandir a exportação de minérios de suas minas, através das instalações ferroviárias daquela empresa. Em 1963, iniciou suas exportações e o capital foi aberto ao publico, sendo suas ações negociadas nas bolsas de valores brasileiras. Em 1973, no intuito de aproveitamento de suas reservas de Itabiritos, iniciou o projeto Samarco em associação com Marcona Ore Corporation. A Samitri constituía a Samarco Mineração S.A. e detinha 51% de ações da SAMARCO. No período de 1980 e 1990 foram feitos grandes investimentos, dentre esses, destaca-se o implantação do circuito de IB3 que foi projetado para processar 6,8 milhões de itabiritos por ano, sendo a capacidade horária de toneladas, A produção sinter feed de 3,3 milhões de toneladas por ano (t/a), 580 toneladas por hora (t/h) e 1,4 milhões pellet feed, correspondendo a 250 t/h. No ano de 2000 houve a conclusão da compra da Samitri pela CVRD. Em 2007, em uma grande campanha de valorização de sua imagem no Brasil e divulgação no exterior a CVRD mudou a sua logomarca e passou a se chamar VALE Localização do Complexo Alegria O Complexo de Alegria/Vale situa-se entre as coordenadas: latitude e S; longitude e W, na zona metalúrgica do estado de Minas Gerais. Ocupa a parte SE do Quadrilátero Ferrífero, em áreas dos municípios de Mariana e Ouro Preto. A Mina de Alegria está ligada por estradas de rodagem às cidades mais próximas: Mariana (32 km) Catas Altas (20 km) e Ouro Preto (42 km). Através da Rodovia dos Inconfidentes, dista 142 km de Belo Horizonte. A Estrada de Ferro Vitória Minas EFVM da Vale, liga a Mina ao Porto de Tubarão no Estado do Espírito Santo (630 km), passando pelas usinas siderúrgicas da

10 CSBM, ACESITA, USIMINAS e CST. Através da Estrada de Ferro Central do Brasil, a mina está também ligada às usinas siderúrgicas dos estados do Rio de Janeiro e São Paulo. 10 Localização do Complexo Minerador Mariana - Vale VALE / /TUBARÃO VALE / SEPETIBA DIFL/ Outros Ferrovia VALE Ferrovia FCA Ferrovia M RS Figura 1 Mapa do Complexo Minerador Mariana - Alegria Descritivo Básico do Circuito de Britagem do Projeto Original O ROM (Run of Mine-saída da mina) proveniente da própria mina é empilhado próximo ao britador primário, sendo retomado por pá carregadeira que alimenta uma moega, esta descarrega em um alimentador vibratório com grelha de abertura de 4 polegadas (4 ), o retido nesta grelha alimenta o britador primário de mandíbulas 25 X 40. O passante da grelha se junta ao produto britado em um transportador que alimenta um circuito de peneiramento a seco contendo duas peneiras inclinadas de 8 x 20 pés (8x20 ft), de dois decks, com malhas quadradas de 30 milímetros (30mm) no primeiro deck e 19 mm no segundo deck. O material retido no primeiro e no segundo decks alimentam o britador secundário, sendo este um britador cônico standart 7 ft. O produto britado alimenta uma peneira inclinada vibratória de 8 x 20 ft de dois decks contendo uma malha quadrada de 25 mm no primeiro deck e 19 mm no segundo deck. O material retido dos dois decks se juntam com o material retido das demais peneiras fechando o circuito da britagem secundária. O

11 material passante das três peneiras (< 19 mm) forma uma pilha pulmão que é a alimentação do circuito de peneiramento a úmido e britagem terciária. 11 3AV01 3BR01 3BR02 Pulmão Figura 2 - Fluxograma do Projeto Original Britagem Primária e Secundária IB3 Alegria Todo o material menor que 19 mm alimenta o peneiramento a úmido através de transportador de correia que descarrega em um silo, este abastece quatro peneiras através de alimentadores de correia. As quatro peneiras são vibratórias e inclinadas (8 x 20 ft) possuindo uma malha quadrada de 11 mm no deck superior e 4 mm no deck inferior. O retido no segundo deck (<11 > 4 mm) é o sinter feed I que é empilhado em pilha cônica através de um transportador de correia. O material passante no segundo deck é direcionado através de tubulação para o circuito de concentração magnética e flotação, onde são gerados o sinter feed II (<4 > 0,15 mm) e o pellet feed (<0,15 mm). O material retido no deck superior do peneiramento a úmido alimenta o silo da britagem terciária. Este silo descarrega em quatro alimentadores de correia que alimentam quatro britadores de rolos lisos (100 x 100 mm). O produto britado se junta à alimentação nova do silo de peneiramento a úmido fechando o circuito de britagem terciária.

12 12 Pulmão 3AL 01 a 04 3AL 05 a Sinter Feed Finos Figura 3 Fluxograma da Retomada Pilha Pulmão e Britagem Terciária Mina de Alegria Na concepção desse circuito seriam gerados apenas o sinter feed e o pellet feed, não estava prevista a produção de granulados (NPO - natural pellet ore pelota natural de minério). A partir do start up (inicialização) desse circuito constatou-se que os britadores de rolo não tinham capacidade e disponibilidade física suficiente para a alimentação programada. Então, a partir de 1993, após conseguir mercado para NPO, o circuito foi readequado para a produção de granulados. Essa condição durou até o ano de 2008, quando o ROM da mina de Alegria passou a ter um teor de ferro muito baixo na fração acima de 8 mm, não atendendo mais à especificação química do granulado. O circuito voltou a ser adequado, conforme projeto inicial, para a produção de sinter feed e pellet feed. Sendo a fração (>1 mm) do sinter feed produzida naturalmente e, a fração (<1 mm) produzida através de concentração magnética de média e alta intensidade. A fração < 0,15 mm produzida através de concentração por flotação.

13 O minério O minério da Mina de Alegria que alimenta a planta de IB3 é constituído por itabiritos, cujas tipologias são itabirito friável, itabirito friável rico, itabirito argiloso rico e itabirito goethítico. Não é parte desse trabalho, o aprofundamento nas condições geológicas de sua gênese, nem, tampouco, correlacioná-los às condições de britagem. 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Carga circulante Não há uma definição específica para carga circulante, no entanto, podemos dizer que a carga circulante de um processo é aquele material que não está adequado à seqüência do processamento. Isso pode ser em decorrência da imperfeição do sistema de classificaçãoconcentração ou realmente por estar fora da especificação aceita pela etapa subseqüente do processo. Esse material tem que retornar a etapa anterior do processo até que seja adequado à próxima. No beneficiamento de minérios de ferro, a maioria dos circuitos de britagem terciária é fechada entre britadores e peneiras classificadoras. Quando é dimensionado o circuito, determina-se o percentual de carga circulante em cada etapa. O descontrole da carga circulante pode provocar um travamento do processo. Para reduzir as possibilidades de travamento dos circuitos, os mesmos são, na maioria das vezes, dotados de silos, que têm a finalidade de absorver problemas passageiros do processo, como: desregulagem de um determinado equipamento; variação repentina da dureza ou granulometria da alimentação; descontrole da taxa de alimentação. Os silos ainda têm a função de regularizar a alimentação subseqüente, no caso da usina de beneficiamento da Mina de Alegria, há quatro silos sobre os quatro britadores terciários. A alimentação dos britadores é feita através de alimentadores de correia dotados de inversores de freqüência, esses, intertravados à lógica de alimentação de cada modelo de britador, ou seja, nesse caso específico, o alimentador deve variar a velocidade de acordo com a corrente elétrica dos motores dos britadores de rolos; já nos britadores cônicos a velocidade do alimentador deve variar a velocidade de acordo com o nível da câmara de britagem. Todo esse controle é feito através do CLP (controlador lógico programável).

14 14 A carga circulante elevada provoca o aumento do consumo de energia, porque os mesmos trabalham com massas elevadas, exigindo mais dos motores; reduz da vida útil dos equipamentos, pois os mesmos, podem trabalhar acima da capacidade nominal; e, evidentemente, reduz a produção, uma vez que pode haver o travamento do circuito pelo enchimento dos silos, por exemplo. A disponibilidade física é afetada pelo fato dos equipamentos trabalharem acima da capacidade nominal, gerando paradas corretivas mais freqüentes Britagem A britagem é a primeira etapa da cominuição no processamento mineral, de acordo com a necessidade e também com as características do material a ser fragmentado ela pode ser dividida em até quatro estágios: primária, secundária, terciária e quaternária. Os mecanismos utilizados nesta parte da cominuição são os britadores, os quais podem possuir entre si, algumas características e modelos distintos. Neste capítulo estaremos fazendo um breve resumo dos modelos mais utilizados na indústria de minério de ferro, será destacada ainda a forma de fragmentação de cada modelo. Essa abordagem se faz necessária porque em nosso estudo de caso, a geração de excesso de finos é prejudicial ao sistema e essa geração de finos está diretamente ligada à forma de fragmentação em cada tipo de britador. As operações de cominuição se fazem necessárias na realidade industrial por razões distintas: para permitir o manuseio do material da mineração; para permitir o transporte contínuo, para permitir a utilização do minério; para a liberação de partículas. (PERES e CHAVES, 2003) As relações de redução em cada etapa do processo são pequenas: britagem primária 8:1; britagem secundária entre 8:1 e 6:1; britagem terciária entre 4:1 e 6:1. Exemplificando esta informação podemos dizer, que em uma britagem primária um bloco de rocha que chegou a um britador primário com um diâmetro de 40 deverá ser reduzido a blocos menores, em torno de 5. Se o britador estiver regulado para uma abertura de 5, o tamanho máximo do bloco a ser britado não deve exceder a 40.

15 2.3 - Modelos e Principais Características de Britadores Utilizados em Beneficiamento de Minério de Ferro 15 Na britagem primária normalmente são aplicados dois tipos de britadores: os de mandíbulas e os cônicos giratórios Britadores de Mandíbulas Os britadores de mandíbulas são utilizados em britagens primárias, podendo ser aplicados também em britagens secundárias em algumas instalações. Possuem várias dimensões, podendo ser confeccionados por um ou dois eixos. O princípio de britagem é por compressão, onde a mandíbula móvel em movimento de vai e vem comprime o material contra a mandíbula fixa. A diferença básica entre britadores de um eixo e de dois eixos é o tipo de movimento. O britador de um eixo excêntrico faz um simples movimento de vai e vem com a mandíbula móvel contra a mandíbula fixa, enquanto o de dois eixos tem um movimento excêntrico e oscilatório dando um aspecto de mastigação na forma da britagem. Os britadores de um eixo são mais robustos, sendo assim, mais utilizados na maioria das vezes. Figura 4 Desenho Esquemático de um Britador de Mandíbulas de um Eixo.

16 Britadores Cônicos Giratórios Os britadores cônicos giratórios são aplicados normalmente em britagem primária, onde a taxa de alimentação é superior a 800 t/h. É um modelo de britador muito robusto, que necessita de uma grande área física e estrutura de construção civil para a sua montagem, possibilita o basculamento direto por caminhões, admite a presença de finos, embora, seja sempre preferível, em qualquer tipo de britador, a passagem somente de materiais que realmente necessitam ter o tamanho reduzido naquela etapa. O princípio básico de britagem (fragmentação) é a compressão, onde o eixo móvel (manto) de movimento excêntrico, localizado no centro do britador, comprime as partículas na carcaça lateral que é fixa. Acontece ainda, o esmagamento entre as próprias partículas contidas no meio. Figura 5 Desenho Esquemático do Corte Frontal de um Britador Giratório.

17 Britadores e Rebritadores Cônicos É comum na literatura e nos próprios manuais dos fabricantes a denominação rebritadores para as etapas de britagem posteriores à britagem primária e secundária. Os britadores cônicos são utilizados em britagens secundárias e terciárias ou até mesmo quaternárias, diferenciam basicamente do giratório por possuírem um eixo manto mais curto. O princípio de britagem também é por compressão, o que basicamente determina o desempenho desses britadores é o perfil da câmara de britagem. Têm grande aplicação no beneficiamento de minérios de ferro. Figura 6 Representação de um Britador Cônico Britadores de Rolos Os rebritadores de rolos normalmente são utilizados em estágios secundários, terciários e quaternários de britagem, normalmente são aplicados a materiais de baixa e média dureza como: grafite, carvão, bauxita, dolomita, etc. O princípio de britagem também é a compressão. A relação de redução desses britadores varia em função da abertura entre os rolos e o tipo de revestimento usado, porém é muito pequena, normalmente 1:3.

18 18 Figura 7 Representações de Britadores de Rolos Britadores de Impacto Existem dois tipos básicos de britadores de impacto, sendo um montado com eixo horizontal e outro vertical. O princípio de britagem, como o próprio nome sugere, é o impacto. O material é projetado, através de um rotor em alta velocidade e se choca com a carcaça do britador onde se fragmenta. Entre suas principais características de britagem, destacam-se a alta taxa de redução e propriedade de dar forma cúbica aos materiais britados. Figura 8 À esquerda desenho esquemático de Britador de Impacto de eixo vertical. Figura 9 À direita desenho esquemático de Britador de Impacto de eixo horizontal.

19 METODOLOGIA Nesse estudo de caso necessita-se determinar o motivo da elevação da carga circulante no circuito da britagem terciária de IB3 da Mina de Alegria. Essa elevação pode ser em decorrência de três fatores: aumento da taxa de alimentação e granulometria; ineficiência do peneiramento; ineficiência da britagem terciária. 3.1 Análise da Taxa de Alimentação do Circuito de IB3 A alimentação do circuito da planta de IB3 na Mina de Alegria é controlada através de inversores de freqüência instalados em alimentadores de esteira que têm como principal propriedade, a linearidade da capacidade de alimentação devido às suas características de construção. A velocidade dos alimentadores varia para atingir o set point (valor estabelecido via CLP) de alimentação via balança integradora. A taxa de alimentação se mantém conforme o projeto, como pode ser visto no gráfico abaixo. São dados registrados entre janeiro de 2008 e setembro de 2009, onde se confirma a estabilidade da taxa de alimentação pelo modo de controle descrito t/h ANTES DEPOIS Jan 2008 a Set 2009 Médias Mensais Gráfico 1 - Taxa de Alimentação da Britagem da Planta de IB3 Alegria Vale

20 Análise da Eficiência do Peneiramento O controle do peneiramento é feito através de limitações que restringem as variáveis de processo a fim de manter a máxima eficiência desse estágio. São quatro peneiras e a taxa alimentada em cada uma delas não ultrapassa a capacidade nominal da mesma. A vazão de água de repolpagem e sprays de lavagem são rigorosamente controladas via CLP. A correia transportadora que alimenta os silos da britagem terciária também possui balança integradora, nesta, pode-se observar o aumento da carga circulante durante a operação. A partir dessa parte do trabalho serão apresentados gráficos dos resultados das determinações das distribuições granulométricas por peneiramento. Esses gráficos nos mostram os resultados obtidos nas amostragens efetuadas na alimentação da britagem terciária e do produto britado em cada modelo de britador. Existem resultados de amostragens anteriores a esse trabalho e que estão arquivados pela Equipe de Processo da Vale. Outros já foram obtidos dentro da proposta desse trabalho. A metodologia de amostragem para ambos os períodos é a mesma. O gráfico abaixo mostra o resultado de duas determinações da distribuição granulométrica por peneiramento, sendo uma determinada em janeiro de 2004 e a outra em agosto de 2008, como se pode notar, praticamente não houve variações significativas na granulometria da alimentação, do circuito. Curva de Alimentação Britador Rolos 100 x IB % Passante Acumulado µm Alim Jan 2004 Alim Ago 2008 Gráfico 2 Curva de Alimentação dos Britadores de Rolos 100 x 100

21 Análise da Eficiência da Britagem Terciária A partir de agora estará sendo analisado o desempenho entre rebritadores de rolos, modelo 100 x 100, fabricado pela FAÇO ( Fábrica de Aço Paulista) e os rebritadores cônicos linha HP200 fabricado pela NORDBERG. Essas empresas que eram concorrentes atualmente pertencem ao Grupo METSO MINERALS Descrição Geral dos Rebritadores de Rolos 100 x 100 Nos britadores de rolo 100 x 100 os números especificados definem o tamanho da máquina. O primeiro número corresponde ao diâmetro do revestimento dos rolos, que é 100 cm e o segundo número é a largura dos revestimentos, que também é de 100 cm. Nos britadores de rolos 100 x 100 cada rolo é montado em conjuntos de acionamentos independentes. Um dos rolos desliza sobre guias, sendo apoiado por um sistema de alívio de molas, as quais podem ser tencionadas ou estendidas através de tirantes para que seja feita a regulagem de abertura do britador. Essas molas também permitem o alívio contra material não britável. As variáveis dessas máquinas que alteram a granulometria e a produção são: velocidade periférica dos rolos, tipo de revestimento e abertura entre os rolos. As duas primeiras variáveis são definidas pelo fabricante de acordo com a solicitação de aplicação do equipamento, sendo a regulagem de abertura e fechamento dos rolos, a única variável passível de sofrer alteração imediata pela intervenção da equipe de operação. A regulagem de abertura e fechamento é feita retirando os calços do rolo móvel e acionando o sistema hidráulico, após concluída a regulagem, conforme a necessidade, os calços devem ser novamente colocados para o travamento do rolo. O acionamento de cada rolo é feito através de correias de transmissão. A britagem ocorre pela compressão do material entre os rolos Descrição Geral dos Rebritadores HP 200 As letras HP da especificação do britador é uma abreviatura do termo High- Performance, que significa alta performance. O número 200 é a potência do motor em HP Horse Power.

22 22 Esta é uma nova linha de britadores cônicos desenvolvida pela Nordberg, que atualmente pertence ao grupo Metso Minerals. O diferencial entre estes britadores HP e os modelos mais antigos de britadores cônicos é a maior excentricidade e velocidade do conjunto eixo-manta. As variáveis que interferem na granulometria e produção da máquina são: velocidade e excentricidade do conjunto eixo-manta, tipo de revestimento e abertura do britador. A regulagem de abertura e fechamento é feita utilizando um moderno sistema com cilindros hidráulicos, que permite a regulagem e travamento do britador em poucos segundos. O sistema hidráulico também é responsável pelo alívio da abertura para materiais não britáveis. São equipamentos robustos e que ocupam pouco espaço, o acionamento é feito através de correias de transmissão. A britagem ocorre por compressão do material entre o manto e a carcaça. O gráfico abaixo apresenta a curva de alimentação dos britadores de Rolos e HP, sendo que a alimentação de janeiro de 2004 e agosto de 2008 representam somente os britadores de rolos. A alimentação de março de 2009 representa a dos britadores HP, que iniciaram a sua operação em dezembro de Percebe-se mais uma vez a estabilidade da distribuição granulométrica da alimentação. Comparativo entre Curvas de Alimentação (Rolos x HP200) % Passante Acumulado µm Alim Jan 2004 Alim Ago 2008 Alim Mar 2009 Gráfico 3 Comparativo Entre Curvas de Alimentação (Rolos X HP200)

23 23 O gráfico a seguir é um comparativo do resultado da curva da distribuição granulométrica da alimentação e do produto britado, onde retrata uma amostragem feita em 05 de dezembro de Essa amostragem foi feita adotando o seguinte método. Ambos os britadores foram inspecionados e: estavam com peças de revestimento com a mesma vida útil (camisas no britador de rolos e revestimento da manta e bojo do HP); o britador de rolos foi regulado para abertura de 7 mm; o britador HP foi regulado com abertura de 18 mm na posição fechada. Essa diferença de abertura é devida ao modelo e forma de britagem de cada britador; com a taxa de alimentação estável e na nominal do circuito os britadores foram alimentados e após estabilizar a alimentação em cada britador a mesma foi cortada; foi retirada a alimentação de cada britador no alimentador de correias correspondente a cada britador numa extensão de um metro de correia; foi retirado também o produto britado de cada britador em uma extensão de um metro de correia; o material foi enviado ao Laboratório Físico da Vale para a determinação da distribuição granulométrica por peneiramento. Pode-se perceber a maior eficiência de britagem no HP 200 em todas as frações. Como a aplicação destes equipamentos visam a produção de sinter feed natural (>1,0mm), é notável que há um aumento na fração passante em 1,0mm, porém esse aumento é compensado pela redução da carga circulante (elimina a necessidade de rebritagem). Observa-se também que a fração passante em 0,15 mm do produto do HP200 é maior que a gerada no de rolos. 120 Curva Produto e Alimentação - HP200 x Rolos % Passante Acumulado µm HP200 -PROD- 05/12/2008 ROLOS -PROD- 05/12/2008 HP200 -ALIM- 05/12/2008 ROLOS -ALIM- 05/12/2008 Gráfico 4 Resultado Comparativo Entre o Desempenho de Britadores de Rolos e HP200 em 05/12/2008

24 24 Em 10 de dezembro de 2008 em condições similares a apresentada no gráfico acima, foi realizada nova amostragem comparativa dos mesmos britadores, cujos resultados se encontram no gráfico abaixo, percebe-se, mais uma vez, a melhor performance do britador HP em todas as frações amostradas, nessa comparação a geração de material abaixo de 0,15 mm teve ligeira redução em relação à primeira amostragem. 120 Curva Produto e Alimentação - HP200 x Rolos % Passante Acumulado µm HP200 -PROD- 10/12/2008 ROLOS -PROD- 10/12/2008 ROLOS -ALIM- 10/12/2008 HP200 -ALIM- 10/12/2008 Gráfico 5 - Resultado Comparativo Entre o Desempenho de Britadores de Rolos e HP200 em 10/12/2008 O gráfico abaixo representa o valor da carga circulante da britagem terciária da planta de IB3 da mina de Alegria, os resultados apresentados estão compreendidos entre janeiro de 2008 e março de Observar-se a queda da carga circulante a partir de meados de janeiro de 2009 onde todos os britadores passaram a ser do modelo HP200.

25 % ANTES DEPOIS jan/08 mar/08 mai/08 jul/08 set/08 nov/08 jan/09 mar/09 mai/09 jul/09 set/09 nov/09 jan/10 mar/10 CARGA CIRCULANTE (%) MÉDIA Gráfico 6 - Análise da Carga Circulante da Britagem Terciária da Mina de Alegria Entre Janeiro de 2008 e Março de Análise Comparativa da Vida Útil de Peças de Desgaste No histórico da Mina da Alegria, a vida útil média das camisas dos britadores de rolos era de horas, sendo que a cada horas era necessária a escariação da camisa. Essa escariação consistia na redução da espessura das camisas nas extremidades dos rolos. O desgaste das camisas pela britagem era somente na região central do britador, por isso, era necessário provocar esse desgaste nas laterais para que fosse possível fazer a regulagem ideal na região de britagem. Caso não houvesse essa intervenção seria impossível fazer a regulagem já que os rolos se encontrariam nas extremidades e a região central não fecharia conforme a necessidade de regulagem. Nos britadores cônicos HP a vida útil média dos revestimentos da manta é de 800 horas e do revestimento do bojo é de 700 horas Análise do Custo de Mão-de-obra e Custo das Peças A mão-de-obra gasta para a escariação do conjunto de camisas dos britadores de rolos era de um soldador e dois mecânicos, sendo necessárias 16 horas de execução,

26 gastavam-se ainda quatro garrafas de oxigênio e duas de acetileno. Para a troca das camisas gastavam-se 32 horas de um soldador e dois mecânicos. 26 A mão-de-obra gasta nos britadores cônicos HP é de um mecânico e um soldador a execução é em 6 horas para a troca da manta e também para a troca do revestimento do bojo. Esses britadores requerem ainda um tempo de cura de 8 horas, portanto, estão disponíveis para a operação em 14 horas após o início da manutenção. O Custo de um jogo de camisas do britador de rolos é de (pendente inserir valores) o custo de um jogo de revestimento da manta e bojo do britador cônico HP é de aproximadamente R$12.000,00. Esses são valores aproximados e pesquisados em fevereiro de CONCLUSÃO De acordo com a proposta do trabalho e os resultados obtidos algumas considerações devem ser feitas. Não há registro do estudo da determinação do WI (Work Index) para a britagem no minério de Alegria, também não foi possível determiná-lo nesse trabalho devido à complexidade para a sua determinação e à variação dos tipos de minério que alimentam o circuito. Acredita-se que seria de grande auxílio, uma vez que, conforme consta na revisão bibliográfica, os britadores de rolos são apropriados e têm melhor performance para minérios mais macios. A vida útil das peças de desgaste é outro fator que merece uma ponderação. Com o desenvolvimento constante de novas ligas, o mercado apresenta cada vez mais ligas apropriadas à condição específica de cada minério e condição operacional. Há registros de que foram feitos vários testes com as ligas das camisas dos britadores de rolos. Os resultados de performance, desse modelo de britador, apresentados nesse trabalho foram obtidos com a liga que apresentou os melhores resultados à condição de trabalho. Enquanto isso, os testes com os atuais britadores cônicos ainda persistem, os resultados aqui apresentados também são com o material que apresentou, até o presente momento, o melhor desempenho quanto ao desgaste. Talvez um dos maiores problemas para se obter um melhor desempenho dos britadores de rolos seja a dificuldade de conseguir uma alimentação uniforme em toda a sua

27 27 área de britagem. Isso faz com que a área útil de britagem seja pequena, causando um desgaste excessivo em uma pequena seção da área de britagem e consequentemente um desgaste prematuro nessa região. A medida encontrada para amenizar esse problema consistia em provocar um desgaste na parte que não recebia alimentação, possibilitando assim, nova regulagem da região onde realmente ocorria a britagem. Com essa ação, foi possível obter maior vida útil total do conjunto. No caso da Mina de Alegria, adequar a alimentação para uma alimentação uniforme implicaria em um outro grande problema que são os entupimentos constantes nos chutes de alimentação. Isso, com certeza, foi analisado quando os mesmos foram instalados para a aplicação proposta. O histórico da montagem dos britadores de rolos nessa aplicação é devido à proposta de menor geração de finos. A fração abaixo de 0,15 mm sempre foi concentrada por flotação e nesse processo, sempre existem perdas de ferro para o rejeito, o que não é desejado em nenhum processamento. A fração acima de 0,15 mm gerava produto natural, apenas era classificado, portanto, quanto menor a geração de finos, melhor. Não é possível fazer um comparativo geral entre as máquinas. É evidente que um equipamento que foi construído 20 anos após o outro, trará tecnologias que facilitarão o trabalho em relação a mais antiga. Então, as concepções de regulagem, sistema de alívio e sistema de lubrificação, não foram alvo de comparações. A idéia foi de comparar o desempenho dos equipamentos naquilo que está proposto no resumo, ou seja, a eficiência de britagem, a geração de finos e o custo de manutenção. De acordo com o estudo feito conclui-se que os britadores de rolos geravam maior carga circulante na britagem, causando em algumas situações, a redução da taxa de alimentação, sobrecargas em equipamentos e consequentemente redução da produção e, aumento de custo em manutenções. Os britadores cônicos HP200 reduziram a carga circulante em aproximadamente 12% em relação à alimentação nova, com isso propicia a possibilidade do aumento da alimentação do circuito (caso os demais equipamentos estejam dimensionados para isso). Trouxe maior estabilidade à alimentação, com isso, uma produtividade maior do circuito. Embora nas análises comparativas do produto britado tenha evidenciado uma maior geração de finos por parte dos britadores cônicos, o resultado final no processo não confirma tal fato. A hipótese para isso deve-se ao fato dos britadores de rolos (pela menor eficiência de britagem) necessitarem que o material passe um maior número de vezes por eles, com isso, a geração de finos abaixo de 0,15 mm é praticamente a mesma com os atuais britadores cônicos HP200.

28 Pendente conclusão com relação à custo de manutenção e peças. 28

29 29 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MINERALS, Metso. Manual de Britagem.6ª ed..são Paulo: Grafilínea, PAULISTA S.A., Fábrica de Aço. Manual de Instruções: Britadores de Rolos Série 100. São Paulo:1993. MINERAL S.A., Engenharia e Consultoria - ECM. Manual de Manutenção Mecânica Projeto IB-I/III. Minas Gerais: MINERAL S.A., Engenharia e Consultoria - ECM. Manual de Operação: Projeto IB- I/III. Minas Gerais: PERES, Antônio Eduardo Clarck. Circuitos de Fragmentação. (Apostila do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas), CHAVES, Arthur Pinto & PERES, Antonio Clarck. Teoria e Prática do Tratamento de Minérios: Britagem, Peneiramento e Moagem. vol.3. 2ª ed. São Paulo: Signus Editora,2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14724: informação e documentação - trabalhos acadêmicos - apresentação. Rio de Janeiro, 2002.

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