2016 1º lab. minério moagem

8/16/2019 2016 1º Lab. Minério Moagem

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

CURSO: Engenharia Metalúrgica - 6º períodoDISCIPLINA: Laboratório de Beneficiamento de Minério

PROFESSOR : Manoel Robério Ferreira Fernandes ALUNOS: Hállef Müller, Jonathan Roger, Otávio Augusto, Raiki Marques,

Raquel Campello, Victor Augusto.

RELATÓRIO MOAGEM

30 DE ABRIL DE 2016


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SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3

Moinhos Cilíndricos .................................................................................................. 3

Movimento das Bolas Dentro da Carcaça ................................................................ 4Regimes de operação do moinho ............................................................................ 5

Tamanho dos Corpos Moedores .............................................................................. 6

Moinho de Discos..................................................................................................... 7

DESENVOLVIMENTO ................................................................................................ 7

1. MOINHO DE DISCO ......................................................................................... 7

1.1. Roteiro da moagem no Moinho de Disco .................................................... 7

1.2. Dados do minério: ....................................................................................... 8Tabela 1: Peneiramento 1ª Moagem (10min – 10Hz) ........................................... 9

Gráfico 1: Peneiramento 1ª Moagem .................................................................... 9

Tabela 2: Peneiramento 2ª Moagem (10min – 10Hz) ......................................... 10

Gráfico 2: Peneiramento 2ª Moagem .................................................................. 10

2. MOINHO DE BOLAS ....................................................................................... 10

2.1. Moagem com minério grandes dimensões ............................................... 10

Tabela 3: Dimensões médias de alimentação do moinho (Amostra) .................. 11Tabela 4: Dimensões médias de descarga do moinho (Amostra) ...................... 11

2.2. Moagem com minério já britado ................................................................ 12

Tabela 5: 1ª Moagem Talco Moinho de Bolas 5min............................................ 13

Gráfico 3: D80 - 1ª Moagem - 5min .................................................................... 13

Tabela 6: 2ª Moagem Talco Moinho de Bolas 15min .......................................... 14

Gráfico 4: D80 - 2ª Moagem - 15min .................................................................. 14

Tabela 7: 3ª Moagem Talco Moinho de Bolas 35min .......................................... 15

Gráfico 5: D80 - 3ª Moagem - 35min .................................................................. 15

Gráfico 6: Comparação Tempos de Moagem ..................................................... 16

ANÁLISE DE RESULTADOS .................................................................................... 17

CONCLUSÃO ............................................................................................................ 20

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 21


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INTRODUÇÃO A moagem é o último estágio do processo de fragmentação. Neste, as

partículas são reduzidas pela combinação de impacto, compressão, abrasão e atrito,a um tamanho adequado à liberação do mineral de interesse, geralmente, a ser

concentrado nos processos subsequentes. Cada minério tem uma malha ótima paraser moído, dependendo de muitos fatores, incluindo a distribuição do mineral útil naganga e o processo de separação que vai ser usado em seguida.

A moagem é a área da fragmentação que requer maiores investimentos,ocorre maior gasto de energia e é considerada uma operação importante para o bomdesempenho de uma instalação de tratamento de minérios. A submoagem dominério resulta num produto de granulometria grossa, com liberação parcial domineral útil, inviabilizando o processo de concentração. Neste caso, a recuperaçãoparcial do mineral útil e a baixa razão de enriquecimento respondem pelainviabilidade do processo.

A sobremoagem, também, não é desejada, pois esta reduz o tamanho daspartículas, desnecessariamente, o que acarretará maior consumo de energia eperdas no processo de concentração.

É conclusivo que a moagem deve ser muito bem estudada na etapa dedimensionamento e escolha de equipamento e muito bem controlada na etapa deoperação da usina, pois o bom desempenho de uma instalação industrial dependeem muito da operação de moagem.

Os equipamentos mais empregados na moagem são: moinho cilíndrico(barras, bolas ou seixos), moinho de martelos entre outros.

Moinhos Cilíndricos

Estes moinhos são constituídos de uma carcaça cilíndrica de ferro, revestidainternamente com placas de aço ou borracha, que gira sobre mancais e contém nointerior uma carga de barras ou bolas de ferro ou aço (Figura 1).

Figura 1 – Moinho Cilíndrico.

Os corpos moedores são elevados pelo movimento da carcaça até um certo

ponto de onde caem, seguindo uma trajetória parabólica, sobre as outras bolas queestão na parte inferior do cilindro e sobre o minério que ocupa os interstícios dasbolas.


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Estas acompanham o movimento da carcaça e impelidas pela força centrífugapercorrem uma trajetória circular (Figura 2). Enquanto a força centrífuga for maiorque a força da gravidade, as bolas permanecem nesta trajetória. No momento que ocomponente da força da gravidade que se opõem a força centrífuga, for maior que

esta, as bolas abandonam a trajetória circular e passam a seguir uma trajetóriaparabólica mostrada na Figura 2.

Figura 2 – Velocidade crítica do moinho.

Aumentando-se a velocidade do moinho, chega um momento em que a bolafica presa à carcaça, pela ação da força centrífuga, durante a volta completa docilindro.

Nessas condições, o α = 0 e cos α = 1 e a bola não realiza qualquer trabalho,não havendo portanto moagem. A velocidade do moinho em que isto ocorre chama-se velocidade crítica do moinho e pode ser calculada para qualquer moinhousando-se a seguinte expressão:

A velocidade de operação de um moinho é sempre referida à percentagem desua velocidade crítica. Assim, por exemplo, um moinho que tenha um nc = 65 rpm eesteja trabalhando com 50 rpm, diz-se que sua velocidade é de 77% da velocidadecrítica:50/65 x 100 = 77%.

Do ponto de vista prático, os moinhos são operados nas velocidades de 50 a

90% da sua velocidade critica e a escolha dessas é determinada pelas condiçõeseconômicas.

Sabe-se, por outro lado, que aumentado a velocidade do moinho, aumenta asua capacidade de processamento, mas compromete o seu desempenho (kWht-1).

As velocidades mais baixas são, algumas vezes, usadas quando não épossível atingir a plena capacidade do moinho e velocidades elevadas, para maiorescapacidade de moagem grosseira.

Movimento das Bolas Dentro da Carcaça

As bolas de um moinho em operação apresentam quatro movimentos que sãovistos a seguir.


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Figura 4 – Moagem em regime de cascata.

Tamanho dos Corpos Moedores

O tamanho dos corpos moedores é um dos principais fatores que afetam aeficiência e a capacidade do moinho. Este tamanho pode ser calculado usando-seprincípios teóricos e posteriormente, ajustando-se, para cada instalação, com aprática industrial. O tamanho próprio das bolas a serem adicionadas num moinho emoperação é o tamanho adequado para quebrar as maiores partículas daalimentação.

Entretanto, este tamanho não pode ser muito grande, pois o número decontatos de quebra será reduzido, assim como a capacidade do moinho. Adeterminação do diâmetro máximo da barra ou da bola é de grande importância,pois é usual se fazer a reposição do peso dos corpos moedores desgastados,utilizando-se apenas este tipo de meio moedor.

Com auxílio das fórmulas estabelecidas por Rowland, calculam-se osdiâmetros máximos dos corpos moedores.

R = diâmetro máximo das barras em mm;B = diâmetro máximo das bolas em mm;F = tamanho em que passa 80% da alimentação em mm;WI = índice de trabalho em kWh/t;Sg = massa específica do minério em g/cm3;%Vc = % da velocidade crítica;D = diâmetro interno ao revestimento da carcaça em m;K = fator variável com o tipo de moagem

O moinho de bolas em regime de catarata pode ser alimentado com materialgrosso (3 a 4 mm), mas geralmente trabalha em circuito fechado com classificador,

pois apesar de predominar o impacto, a abrasão e o atrito também têm açãodestacada.


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O moinho de bolas, em regime de cascata, é utilizado em moagemsecundária com a finalidade de fragmentar o minério na malha requerida aoprocesso subsequente.

A alimentação deve ser mais fina e é constituída do produto da moagem

primária feita num moinho de barras ou de bolas, em regime de catarata. A tendência atual é o uso de um único estágio de moagem num moinho debolas, com bolas grandes e alta razão de redução. Neste caso, o material deve virda britagem em tamanho menor possível.

Moinho de Discos

Este tipo de moinho tem dois discos com ressaltos internos, sendo um fixo eoutro móvel, dotado de movimento excêntrico (Figura 5). A alimentação vem ter aocentro dos discos através da abertura central do disco fixo e aí sofre o impacto e o

atrito do disco móvel que com seu movimento excêntrico vai fragmentando eforçando o material para a periferia, caindo depois numa câmara coletora. Agranulometria da descarga é dada pelo ajuste da abertura entre os discos na parteperiférica, onde esses são lisos. O moinho de disco é empregado para pulverizaramostras, desde que a contaminação com ferro proveniente do desgaste dos discosnão prejudique a sua utilização.

Figura 5 – Moinho de discos.

DESENVOLVIMENTO

1. MOINHO DE DISCO

1.1. Roteiro da moagem no Moinho de Disco

Regular o espaçamento entre os discos para 3mm Passar cerca de 1Kg de minério, calcular o D80 e estimar o grau de redução

Fazer a operação duas vezes


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Tabela 1: Peneiramento 1ª Moagem (10min – 10Hz)Peneira Massa Retida

(g)Retido Simples

(%)Retido Acumulado

(%)Passante Acumulado

(%)4,75mm 17,7 1,59% 1,59% 98,41%

2,36mm 186,2 16,73% 18,32% 81,68%1,18mm 196,7 17,67% 35,99% 64,01%600µm 205,7 18,48% 54,46% 45,54%300µm 269,3 24,19% 78,66% 21,34%180µm 128,3 11,53% 90,18% 9,82%

75µm 83,1 7,46% 97,65% 2,35%45µm 19,5 1,75% 99,40% 0,60%

Fundo 6,7 0,60% 100,00% 0,00%TOTAL 1113,2 100,00%

Gráfico 1: Peneiramento 1ª Moagem

Como podemos analisar no gráfico, o D80 da curva de Passante Acumuladoindica que o minério tem granulometria de aproximadamente 2,3mm. Como o D80de alimentação do moinho era de 9,5mm (Prática de britagem) temos um grau deredução GR=4,13

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1

1ª Moagem - Passante Acumulado


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Tabela 2: Peneiramento 2ª Moagem (10min – 10Hz)Peneira Massa Retida

(g)Retido Simples

(%)Retido Acumulado

(%)Passante

Acumulado (%)4,75mm 8,7 0,79% 0,79% 99,21%

2,36mm 92,7 8,41% 9,20% 90,80%1,18mm 212,7 19,30% 28,50% 71,50%600µm 236 21,41% 49,91% 50,09%300µm 297,5 26,99% 76,90% 23,10%180µm 141,6 12,85% 89,75% 10,25%

75µm 86,6 7,86% 97,60% 2,40%45µm 20,5 1,86% 99,46% 0,54%

Fundo 5,9 0,54% 100,00% 0,00%TOTAL 1102,2 100,00%

Gráfico 2: Peneiramento 2ª Moagem

Como podemos analisar no gráfico, o D80 da curva de Passante Acumuladoindica que o minério tem granulometria de aproximadamente 1,5mm. Como o D80de alimentação do moinho era de: 2,3mm, temos um grau de redução GR=1,5.Podemos verificar também que mais um processo de moagem não resultaria emuma redução maior da granulometria, resultando em perda de tempo e consumodesnecessário de energia.

2. MOINHO DE BOLASPrimeiramente colocaremos os minérios inteiros (sem britar previamente) no

moinho de bolas para verificar a eficiência do mesmo.

2.1. Moagem com minério grandes dimensões Corpo moedor: Bolas Grandes de Alumina

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5

2ª Moagem - Passante Acumulado


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Figura 8: Moinho de Bolas alimentado com Talco e os corpos moedores de Alumina

Autor: Victor Augusto

Figura 9: Minério Talco após processo de moagem Autor: Victor Augusto

2.2. Moagem com minério já britadoNesta segunda parte, britaremos o minério Talco em um Britador de

Mandíbulas e após o processo de britagem iniciaremos o processo de moagem noMoinho de Bolas. Depois iremos comparar o grau de redução após três tempos demoagem: 5 minutos, 15 minutos e 35 minutos.


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Tabela 5: 1ª Moagem Talco Moinho de Bolas 5min

Gráfico 3: D80 - 1ª Moagem - 5min

Como podemos analisar no gráfico, o D80 da curva de Passante Acumuladoindica que o minério tem granulometria de aproximadamente 6mm. Como o D80 dealimentação do moinho era de: 10,5mm (minério britado) temos um grau de redução

GR=1,75.

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 1 010,51111,51212,51313,5

% P a s s a n t e A c u m u l a d o

Abertura Peneiras (mm)

1ª Moagem - 5min

Peneira (mm)

Massa Retida

(g)

% Retida

Simples

% Retida

Acumulada

% Passante

Acumulada12,5 0,0 0,00% 0,00% 100,00%9,5 12,6 4,54% 4,54% 95,46%4,75 61,1 22,00% 26,54% 73,46%2,0 44,0 15,84% 42,38% 57,62%0,6 52,0 18,73% 61,11% 38,89%

0,425 8,0 2,88% 63,99% 36,01%0,3 16,0 5,76% 69,75% 30,25%

0,212 24,0 8,64% 78,39% 21,61%

0,075 36,0 12,96% 91,36% 8,64%0,045 20,0 7,20% 98,56% 1,44%


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Como podemos analisar no gráfico, o D80 da curva de Passante Acumuladoindica que o minério tem granulometria de aproximadamente 0,75mm. Como o D80de alimentação do moinho era de: 6mm, temos um grau de redução GR=8.

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%110,00%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 1010,51111,51212,51313,5



2ª Moagem - 15min

Peneira (mm) Massa Retida

(g)

% Retida

Simples

% Retida

Acumulada

% Passante

Acumulada12,5mm 0 0,00% 0,00% 100,00%

9,5mm 0 0,00% 0,00% 100,00%

4,75mm 29,1 6,50% 6,50% 93,50%

2,0mm 19,2 4,29% 10,80% 89,20%

600µm 47,9 10,71% 21,50% 78,50%

425µm 17,3 3,87% 25,37% 74,63%

300µm 47 10,51% 35,87% 64,13%

212µm 73,9 16,52% 52,39% 47,61%

75µm 142,2 31,78% 84,18% 15,82%45µm 67,3 15,04% 99,22% 0,78%


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Como podemos analisar no gráfico, o D80 da curva de Passante Acumuladoindica que o minério tem granulometria de aproximadamente 0,25mm. Como o D80de alimentação do moinho era de: 0,75mm, temos um grau de redução GR=3.

0,00%10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 1 010,51111,51212,51313,5



3ª Moagem - 35min

Peneira (mm) Massa Retida (g)% RetidaSimples

% Retida Acumulada

% Passante Acumulada

12,5mm 0 0,00% 0,00% 100,00%9,5mm 2,3 0,65% 0,65% 99,35%

4,75mm 5,7 1,62% 2,27% 97,73%2,0mm 1,9 0,54% 2,81% 97,19%600µm 6,3 1,79% 4,60% 95,40%425µm 5,4 1,53% 6,13% 93,87%300µm 22,1 6,27% 12,40% 87,60%212µm 43,9 12,45% 24,85% 75,15%75µm 196,2 55,66% 80,51% 19,49%45µm 68,2 19,35% 99,86% 0,14%


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Gráfico 6: Comparação Tempos de Moagem

Como podemos analisar, quanto maior o tempo de moagem, menor será agranulometria do minério, aumentando assim a quantidade de finos.

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 1 010,51111,51212,51313,5



Moagem Moinho de Bolas

35 minutos

5 minutos

15 minutos


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ANÁLISE DE RESULTADOSO fraturamento ou quebra de partículas minerais se dá pelo rompimento das

forças de coesão ao longo das superfícies que se formam. Isso implica nofornecimento de certa quantidade de energia de fragmentação que tem de serproporcional à energia de coesão interna rompida. Portanto, o resultado do processode fraturamento é uma distribuição de fragmentos menores. A distribuiçãocaracterística do produto de fragmentação depende não só da natureza das forçasde coesão interna das partículas como também da forma de energia e daintensidade com que elas foram aplicadas sobre a partícula.

Existem três mecanismos de quebra que estão sempre presentes nosprocessos de cominuição: abrasão, compressão e impacto. A Figura 10 mostraesquematicamente os tipos de mecanismos de fratura de partículas juntamente com

a distribuição granulométrica dos produtos da quebra. Abrasão: ocorre quando a força é insuficiente para provocar uma fratura em

toda a partícula. Há a concentração local de esforços, que provoca oaparecimento de pequenas fraturas, com o surgimento de uma distribuiçãogranulométrica de partículas finas ao lado da partícula original, cujo diâmetroé pouco diminuído. Esse tipo de fratura pode ser provocado por atrito entre aspartículas ou de bolas com as partículas. É o que aconteceu na primeiraparte onde colocamos minério de talco com granulometria muito grande(56 mm), gerou alguns finos, mas o tamanho das partículas não se

alterou significativamente. Compressão: ocorre quando a força é aplicada de forma lenta e permite que,

com o aparecimento da fratura, o esforço seja aliviado. Assim, a força é poucosuperior à resistência da partícula. Desse tipo de fratura resultam poucosfragmentos de grande diâmetro. Esse tipo de fratura ocorre em britadores demandíbulas, giratórios, cônicos e em moinhos quando as partículas sãocomprimidas entre dois ou mais corpos moedores, ou partículas maiores.

Impacto: ocorre quando a força é aplicada de forma rápida e em intensidademuito superior à resistência da partícula, como acontece, por exemplo, com

britadores de impacto ou em moinhos, nas zonas de queda das bolas oubarras. Resulta dessa fratura uma distribuição granulométrica de partículasfinas. Esse mecanismo de quebra pode ser observado na segunda etapaonde moemos o minério após a britagem do mesmo, tivemos umadistribuição granulométrica mais homogênea e geração de finos queaumenta com o tempo de moagem.


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Figura 10 - Mecanismos de fratura e energia aplicada com a distribuição dos fragmentos resultantesda quebra.


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Observamos também que mesmo após 35min de moagem, algumaspartículas de minério mantinham granulometria bem acima do restante, o que podeser explicado pelo fato que o D80 de alimentação do moinho não estava adequadopara as condições de moagem. Um dos fatores seria o tamanho das bolas

moedoras, fazendo com que o minério entrasse nos interstícios das bolascomprometendo assim sua moagem. Considerando todos os dados do processo e otamanho das bolas, através da equação de Rowland podemos encontrar o D80 idealde alimentação:

B = diâmetro máximo das bolas em mm = 60mm (2,36in)

F = tamanho em que passa 80% da alimentação em mm = ?WI = índice de trabalho em kWh/t = 8,2 (Talco)Sg = massa específica do minério em g/cm3 = 1,12 (Talco)%Vc = % da velocidade crítica =D = diâmetro interno ao revestimento da carcaça em m = 0,317m (1,04ft)K = fator variável com o tipo de moagem = 350

A velocidade crítica pode ser obtida por:

, logo nc= 75,13rpm. Como a velocidade do moinho era de 71rpm,%Vc=94,5%

2,36 = ( 350),

× ( 8,2× 1,120,945 × √ 3,281 × 1,04),

O D80 ideal de alimentação seria de: 630 µmm.


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CONCLUSÃO

A moagem é o último estágio do processo de fragmentação. Nesse estágio aspartículas são reduzidas, pela combinação de impacto, abrasão e compressão, a um

tamanho adequado à liberação do mineral, geralmente, a ser concentrado nosprocessos subseqüentes. Cada minério tem uma malha ótima para ser moído,dependendo de muitos fatores tais como a distribuição de mineral rico presente naganga e o processo de separação que será usado em seguida.

A moagem é a etapa de fragmentação de minérios que requer maioresinvestimentos, maior gasto de energia e é considerada uma operação importantepara o bom desempenho de uma instalação de tratamento. Assim, percebe-se que amoagem deve ser muito bem estudada na fase de dimensionamento e escolha deequipamentos e, também, muito bem controlada na etapa de operação da usina.

As variações na eficiência, além de se refletirem numa variação do consumoespecífico de energia, devem também ser consideradas tanto na adequabilidade doproduto às suas especificações finais quanto na sua compatibilidade com osprocessos subseqüentes.

O tamanho, a quantidade, o tipo de movimento e os espaços entre os corposmoedores no interior de um moinho vão influenciar a moagem.

A moagem é um processo aleatório sujeito às leis da probabilidade e o grau

de moagem de uma partícula de minério depende da sua probabilidade de penetrarnuma zona entre os corpos moedores e da probabilidade da ocorrência de algumevento posterior.

Dentre as variáveis operacionais, torna-se importante mencionar que otamanho dos corpos moedores influencia na eficiência e capacidade do moinho. Adeterminação do diâmetro máximo da barra ou da bola é de grande importância,visto que o tamanho próprio das bolas a serem adicionadas num moinho emoperação é o tamanho adequado para quebrar as maiores partículas daalimentação.


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BIBLIOGRAFIA

MAZZINGHY, Douglas Batista (1999), “Modelagem e simulação de circuito de

moagem através da determinação dos parâmetros de quebra e da energia específicade fragmentação”. Dissertação de mestrado. UFMG.

ROSA, Andreia Carolina (2013), “Desempenho dos circuitos de moagem direto einverso da Samarco”, Dissertação de mestrado. Escola Politécnica USP.

CHAGAS, Tays Torres Ribeiro das (2008), “A moabilidade na moagem secundáriade pellet-feeds de minérios de ferro em função da mineralogia, química, emicroestrutura”. Dissertação de mestrado. Engenharia de materiais da REDEMAT(UFOP- UEMG- CETEC)

LUZ, Adão Benvindo da; SAMPAIO, Joao Alves e FRANÇA, Silvia Cristina A. (2010),Tratamento de minérios. Rio de Janeiro 5ª Edição.

OLIVEIRA, Renata de Freitas (2012), “ Uma Revisão dos Princípios deFuncionamento e Métodos de Dimensionamento de Moinhos de Bolas”. Dissertaçãode mestrado. Departamento de Engenharia de Minas UFMG

2016 1º lab. minério moagem

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