Britabilidade e moabilidade do minério: ensaios e work index de Bond

O que você vai aprender neste guia

Britabilidade é a resistência do minério à quebra em tamanhos grossos nos britadores, e moabilidade é a energia necessária para reduzi-lo a tamanhos finos nos moinhos; as duas são medidas por ensaios diferentes e nem sempre ordenam os minérios da mesma forma. Este guia explica os principais ensaios (UCS, índice de britagem de Bond, work index em moinho de barras e de bolas, drop weight JK A×b e índice de abrasão), o que cada número significa e como os resultados são usados para escolher e dimensionar britadores e moinhos para mineração. Ele foi escrito para engenheiros e compradores que precisam planejar ensaios ou ler um relatório de laboratório antes de pedir propostas para um circuito de cominuição.

Britabilidade e moabilidade são propriedades diferentes

Os dois termos descrevem a dificuldade de quebrar um minério, mas valem para faixas de tamanho e mecanismos diferentes. Os britadores quebram blocos grandes, principalmente por compressão e impacto, do tamanho de lavra até poucos milímetros. Os moinhos reduzem partículas de alguns milímetros até micrômetros, com muitos impactos repetidos, abrasão e atrito. A diferença entre as duas etapas é explicada em britagem vs moagem.

Como o mecanismo e o tamanho mudam, um único número de “dureza” não descreve as duas coisas. Um bloco grosso pode ter trincas, planos de acamamento ou bandas argilosas que o tornam fraco ao impacto, enquanto suas partículas finas, já sem esses defeitos, resistem à moagem. O contrário também acontece. Em ensaios com nove amostras de um mesmo minério de cobre, a amostra com o maior A×b (a mais macia ao impacto) também teve o maior work index operacional na moagem: cerca de 14,9 kWh/t, contra cerca de 9,1 kWh/t da amostra mais fácil. O índice de impacto e o de moagem não tinham correlação direta, e cada um precisou ser explicado separadamente pela mineralogia.

A figura mostra por que os ensaios não são intercambiáveis: cada um trabalha em uma faixa de tamanho diferente, que corresponde a outra máquina. O britador deve ser escolhido com dados de tamanho grosso, e o moinho de bolas com dados de tamanho fino. As propriedades básicas das rochas de pedreira são revistas em tipos de rochas.

Os principais ensaios de britabilidade e moabilidade

A tabela resume os ensaios que aparecem com mais frequência em relatórios de cominuição. Os valores de exemplo vêm das referências e mostram a faixa de resultados reais; não são valores de projeto para nenhum minério.

Valores de exemplo das referências listadas em Referências e fontes; não são dados de projeto.

Dois pontos ajudam a ler um relatório. Primeiro, o A×b funciona ao contrário dos work index: A×b baixo indica minério duro, enquanto work index baixo indica minério fácil. Segundo, a abrasão é outra propriedade. Um minério pode exigir pouca energia para quebrar e ainda assim gastar rápido os revestimentos; por isso o índice de abrasão é informado ao lado dos work index e não é substituído por eles. O consumo de peças de desgaste é tratado em consumo unitário de bolas de aço.

Como funciona o ensaio de work index de Bond em moinho de bolas

O work index de Bond em moinho de bolas é o número mais usado no dimensionamento de moinho de bolas, então vale conhecer o método e seus limites. O ensaio é feito em um moinho padrão de laboratório, a seco:

• Moinho: 305 mm × 305 mm, a 70 rpm, com cerca de 20 kg de bolas de aço de vários tamanhos.
• Alimentação: minério britado a 100% passante em 3,35 mm; em cada ciclo é moído um volume fixo de 700 cm³.
• Malha-teste: uma peneira próxima ao tamanho de produto da usina, por exemplo 75 µm, 106 µm ou 150 µm.
• Ciclos: após cada ciclo, o passante é retirado e se adiciona alimentação nova, até o estado estável com 250% de carga circulante. Normalmente são de 7 a 10 ciclos, cerca de 10 kg de minério e mais de 8 horas.

O resultado é a moabilidade (gramas líquidos de passante por rotação), convertida em work index pela equação de Bond:

Wi = 1,1 × 44,5 / [P1^0,23 × Gbp^0,82 × (10/√P80 − 10/√F80)], em kWh/t, em que P1 é a abertura da malha-teste (µm), Gbp a moabilidade (g/rot), e P80 e F80 os tamanhos 80% passante do produto e da alimentação (µm).

Três condições alteram o resultado e devem ser conferidas em todo relatório:

1. Malha-teste. O work index muda com a peneira de ensaio, então deve ser medido perto da malha de moagem da usina.
2. Finos naturais na alimentação. Itabiritos friáveis geram muitos finos ao serem britados a 3,35 mm. Em ensaios com minérios de ferro brasileiros, o WI medido sem escalpe desses finos foi, em média, cerca de 35% maior que o medido com escalpe; nos itabiritos friáveis, a diferença passou de 40%. O itabirito compacto foi o menos afetado.
3. Alimentação fora do padrão. Com pouca amostra ou granulometria de alimentação diferente, o work index muda; ele sobe quando a alimentação é mais fina. Existem métodos de correção, mas só valem nas condições ensaiadas.

O ensaio também pressupõe um circuito eficiente. Em quatro moinhos de bolas de uma fábrica de cimento, a energia medida na usina superou a previsão de Bond em cerca de 126% a 229%, principalmente porque uma classificação ruim devolvia finos ao moinho. O work index define a energia que um circuito eficiente deveria consumir; a classificação decide o quanto a usina chega perto disso. Veja os tipos de classificadores.

Itabiritos: compacidade, finos e britabilidade

O minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero mostra bem por que britabilidade e moabilidade devem ser medidas por tipologia. Os dados abaixo vêm de itabiritos brasileiros, e a malha de moagem de cada tipologia completa o quadro:

• Compacidade: nos itabiritos compactos da Serra Azul, a resistência à quebra aumentou progressivamente com a compacidade. Itabiritos com teor de ferro relativamente baixo e alta compacidade exigem mais energia de britagem e moagem.
• Finos naturais: nos itabiritos friáveis, os finos que já existem no minério distorcem o work index se não forem tratados no preparo da amostra, como mostrado na seção anterior.
• Mudança ao longo da lavra: quando a lavra passa de minério friável para compacto, o mesmo circuito recebe um minério mais duro, e a capacidade de britagem e moagem cai se o projeto não tiver previsto essa mudança.

Na prática, um projeto de itabirito deve ensaiar cada tipologia com o preparo de amostra adequado e informar como os finos foram tratados. Para o dimensionamento do circuito completo, veja a página de moinho de bolas.

Dos resultados de ensaio à escolha de britadores e moinhos

Cada resultado apoia uma decisão diferente de equipamento. A figura resume as relações principais, e os parágrafos seguintes dão exemplos com os estágios de britagem e os moinhos envolvidos.

Britadores: primeiro resistência e abrasão. A resistência à compressão decide se o britador consegue quebrar a rocha e com que força. O Britador de Mandíbulas Tipo C é projetado para rochas de até 320 MPa de resistência à compressão, o que cobre a maioria dos minérios duros e agregados no estágio primário. A abrasão decide a rota secundária e terciária. O Britador de Impacto PF é indicado para materiais de dureza média e macios, como o calcário; em minérios duros e ricos em quartzo, o desgaste dos martelos sobe rápido, e o usual são britadores de compressão como o Britador de Cone Hidráulico de Cilindro único HST. Depois, o índice de britagem define a potência para a relação de redução escolhida.

Moinhos: do work index à potência e ao tamanho. O work index de Bond em moinho de bolas vira energia específica pela equação W = 10 × Wi × (1/√P80 − 1/√F80). Um cálculo ilustrativo, não um projeto:

Cálculo ilustrativo com a equação de Bond, não é um projeto para nenhum minério.

A ficha técnica do Moinho de Bolas MQ traz várias carcaças com motor instalado de 245 kW, por exemplo Ф1830×7000 mm, Ф2100×4500 mm e Ф2400×3000 mm, além de carcaças maiores. Qual delas serve depende dos fatores de eficiência, da velocidade, da carga de bolas e do circuito; o fornecedor deve conferir a seleção final contra o relatório de ensaios. Se o work index fosse 18 kWh/t em vez de 15, o mesmo serviço exigiria 20% mais potência, o que pode subir um tamanho de moinho. A escolha das bolas para o moinho selecionado é tratada no guia completo dos corpos moedores.

Rota de moagem grossa. O A×b e o work index em moinho de barras importam quando o circuito tem moinho SAG, AG ou de barras. Em um circuito de britagem mais moinho de bolas, os ensaios de britagem, o Ai e o work index em moinho de bolas costumam definir a decisão; modelos e dados estão na página do Moinho de Bolas MQ.

Variabilidade do minério: o caso de abrasão em Carajás

Uma única amostra raramente representa uma jazida. A britabilidade, a moabilidade e a abrasividade mudam com o tipo de rocha, a alteração e o intemperismo, assim como o grau de liberação dos minerais. O depósito de cobre-ouro de Sossego, em Carajás, mostra a escala desse efeito:

• O índice de abrasão de Bond de 40 amostras variou de 0,006 g a 0,770 g, com média de 0,382 g.
• As médias por litologia foram de cerca de 0,013 g em um xisto de talco-tremolita até cerca de 0,573 g em uma rocha metavulcânica ácida.
• Quando a alimentação da usina se deslocou para a rocha mais abrasiva, entre 2017 e 2019, o consumo de materiais de desgaste subiu cerca de 7%.

Por isso os programas de ensaio amostram cada tipo de minério que chegará à usina, na proporção do plano de lavra, e projetam para a extremidade mais dura da faixa, com margem. Se a variação for grande, um circuito com potência de reserva ou um segundo estágio dá uma vazão mais estável. Controlar o tamanho da alimentação do moinho também limita o efeito do minério duro; veja o que é a relação de redução.

Como planejar um programa de ensaios

Um programa prático acompanha a fase do projeto. A lista serve para solicitar ensaios a um laboratório e conferir se os resultados cobrem as faixas de tamanho que os equipamentos vão tratar, conforme os termos de granulometria.

1. Definir tipologias. Dividir a jazida em tipos de rocha ou domínios geometalúrgicos e planejar amostras de cada um conforme o plano de lavra.
2. Ensaiar resistência e abrasão. Solicitar UCS ou carga pontual em testemunhos e o índice de abrasão de Bond (1,6 kg de material de 12,7–19,05 mm por ensaio). Esses dados orientam o tipo de britador e as peças de desgaste.
3. Ensaiar energia de britagem. Incluir o índice de britagem de Bond ou um drop weight test (A×b) quando for preciso definir potência de britador ou uma rota SAG/AG.
4. Ensaiar energia de moagem. Solicitar o work index de Bond em moinho de bolas com malha-teste próxima à malha de moagem da usina; incluir o ensaio de barras se houver moinho de barras.
5. Conferir o preparo da amostra. Pedir que o laboratório informe se houve escalpe dos finos, a malha-teste usada e o F80.
6. Enviar os resultados com o serviço. Ao pedir propostas de equipamento, informar vazão, tamanho de alimentação, P80 alvo e a faixa de resultados, não só a média.

O último estágio de britagem nesses programas muitas vezes é decidido entre tipos de cone; veja britador de cone monocilíndrico vs multicilíndrico.

Perguntas frequentes

Dureza Mohs alta significa moabilidade ruim?

Nem sempre. A dureza Mohs descreve a resistência ao risco de um mineral, enquanto a moabilidade depende da rocha inteira: tamanho de grão, trincas, cimentação e argilas. A dureza Mohs prevê melhor a abrasão do que a energia de moagem. As propriedades de cada rocha são comparadas em tipos de rochas.

O work index de moinho de bolas serve para escolher um britador?

Não. Ele é medido com alimentação de −3,35 mm e descreve a moagem fina. Britadores são escolhidos com dados de resistência, índice de britagem ou drop weight, medidos em blocos grossos.

Por que minha usina gasta mais energia do que o cálculo de Bond?

O valor de Bond pressupõe um circuito fechado eficiente. Classificação ruim, bolas de tamanho errado, baixa carga circulante ou alimentação mais grossa que a prevista aumentam o consumo real. Revise primeiro a classificação e depois as bolas, como no projeto de granulometria das bolas de aço.

O que é um minério “duro” pelo A×b?

A×b menor indica maior resistência à quebra por impacto. Cada laboratório usa suas próprias classes, então o valor deve ser lido contra a escala do laboratório e contra outros minérios da mesma região.

Quais equipamentos da MR correspondem a cada dureza?

O Britador de Mandíbulas Tipo C trabalha rochas de até 320 MPa de resistência à compressão; o Britador de Impacto PF atende materiais de dureza média e macios; e o work index de Bond e a vazão exigida definem o tamanho do Moinho de Bolas MQ.

Referências e fontes

As fontes abaixo sustentam os métodos, valores e observações de usina deste guia. Para o contexto geral da redução de tamanho, veja o que é cominuição.

1. Barbosa, P. A., Bergerman, M. G., Fonseca, E. e Kwitko-Ribeiro, R. (2021). Determination of abrasiveness in copper-gold sulfide ores: a contribution to the geometallurgical model of the Sossego deposit. Minerals 11(12), 1427
2. Ferreira, K. C., Galery, R., Montenegro, L. C. M. e Peres, A. E. C. (2015). Efeito do escalpe no Work Index de Bond. HOLOS 7, 59–64
3. Pereira, A. S. G., Meijon, P. H., Foggiatto, B., Delboni Jr., H. e Castro, E. B. (2010). Caracterização dos itabiritos compactos da Serra Azul quanto à cominuição. ABM Proceedings
4. Nikolić, V. et al. (2025). Proposal of a method for calculating the Bond work index for samples with non-standard feed particle size distribution. Minerals 15(4), 358
5. Gharehgheshlagh, H. H. (2016). Kinetic grinding test approach to estimate the ball mill work index. Physicochemical Problems of Mineral Processing 52(1), 342–352
6. Rincon, J., Gaydardzhiev, S. e Stamenov, L. (2019). Coupling comminution indices and mineralogical features as an approach to a geometallurgical characterization of a copper ore. Minerals Engineering 130, 57–66
7. Yang, J. et al. (2025). Study on impact and abrasion resistance of minerals based on JK drop weight test and grinding test. Minerals 15(4), 407
8. Colorado-Arango, L. et al. (2023). Evaluación de la eficiencia de molienda y clasificación de materias primas. DYNA 90(229), 148–158

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