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Procesamiento de minerales I Desaguamento Maria Luiza Souza Montevideo – Porto Alegre 12-16 Agosto 2013 1 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS.

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1 Procesamiento de minerales I Desaguamento Maria Luiza Souza Montevideo – Porto Alegre Agosto UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

2 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 2 Introdução A maioria dos processos de concentração envolve o uso de quantidades substanciais de água. Entretanto, concentrado final deverá, no final do processo, ser separado da água. O desaguamento, ou separação sólido-liquído, deve produzir concentrados relativamente secos e prontos para transporte. Em geral, o teor de umidade está entre 1 % e 10 %. Desaguamento parcial também é realizado durante vários estágios do tratamento de um minério e visa preparar o material para estágios subseqüentes do tratamento ou para desaguamento de rejeitos e reaproveitamento de água.

3 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 3 Introdução O desaguamento em processamento mineral é normalmente uma combinação de três métodos : sedimentação, filtração e secagem. A sedimentação, ou espessamento, remove a maior parte da água e produz polpas espessadas com teores de sólidos da ordem de 55 a % de sólidos em peso. Até 80% da água original pode ser removida nesse estágio. A filtração da polpa espessada produz a chamada torta úmida com teores de sólidos que são muito variáveis, mas em geral da ordem de 20 a 10 % de umidade. Essa torta úmida pode então ser submetida a uma secagem térmica a fim de fornecer um produto final com cerca de 95 a 99 % sólidos em peso.

4 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 4 Espessamento Espessamento é a operação de separar, mediante o mecanismo de decantação, parte da água de uma suspensão, de modo a se obter por um lado uma polpa de maior concentração de sólidos e por outro, um fluxo de água (mais) pura. O termo espessamento pressupõe que a sedimentação ocorra apenas por gravidade. O processo é relativamente barato e de alta capacidade; há pouco cisalhamento e isto proporciona condições favoráveis à agregação de partículas finas. A velocidade de sedimentação dos sólidos em um meio fluido é governada pela lei de Stokes ou pela de Newton, em função do tamanho das partículas e do regime hidrodinâmico adquirido no sistema. É possível inferir que sólidos muito pequenos, com tamanhos da ordem de micra, decantam lentamente sob ação da gravidade e nestes casos pode ser necessário o uso de sedimentação centrífuga. Alternativamente, partículas finas podem ser aglomeradas em unidades individuas de maior tamanho e que sedimentarão mais rapidamente.

5 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 5 Exemplos de uso do espessamento no processamento de minerais de cobre - Sulfetos complexos Em etapas intermediárias da flotação, por exemplo, entre a flotação do cobre e a do molibdênio, é necessário eliminar os reagentes utilizados na primeira etapa. Caso contrário não é possível realizar a etapa seguinte. Esta eliminação se realiza através de troca de água, ou mais exatamente, trocando uma parte da água utilizada na primeira etapa por água nova de modo que a concentração dos reagentes antes usados (flotação bulk do Cu-Mo) esteja abaixo de um valor pré- estabelecido. A eliminação de água é realizada em espessadores que devem ser controlados de modo rigoroso a fim de se obter o resultado esperado.

6 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 6 Exemplos de uso do espessamento no processamento de minerais de cobre - Minérios oxidados Após a lixiviação do cobre com ácido sulfúrico é preciso separar a ganga sólida da solução que contém o cobre dissolvido. Isto é feito com espessadores operando em contracorrente. São usados vários espessadores em série e em cada um se elimina uma parte da água da suspensão. Esta água é substituída por água fresca ou por uma solução mais diluída proveniente de outro espessador. Para lograr uma extração eficiente é indispensável o conhecimento do efeito das variáveis que influenciam na operação de espessamento.

7 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 7 Exemplos de uso do espessamento no processamento de minerais de cobre - Rejeitos Os rejeitos finais de uma planta, seja ela de flotação ou hidrometalúrgica, não devem ser estocados sem que antes ocorra a máxima recuperação possível da água contida. As empresas de mineração estão muitas vezes localizadas em regiões onde a água pode ser escassa ou considerada um insumo de alto custo no processo devido aos custos de energia para bombeamento ou ao custo do tratamento ambiental. Alguns exemplos são: mineradoras localizadas na cordilheira andina; mineradoras localizadas na floresta amazônica, etc.

8 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 8 1. Tanque cilíndrico-cônico D >> H 2. Poço de alimentação central, na zona de clarificação 3. Overflow Água clarificada 4. Underflow Lodo espessado 5. Raspadores de lodo (rastelos) Figura 1- Elementos principais de um espessador.

9 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 9 Figura 2- Esquema de um espessador convencional.

10 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 10 Figura 3- Espessadores em Cerro Verde, Peru (Cu-Mo). Alguns dados - Tamanho: m de D e profundidades variáveis (~1 a 13 m). - Construção: em aço e concreto ou ambos. - Superdimensionados: atuam como tanques de armazenamento (NÃO !). - Bombas na descarga do lodo: (diafragma, centrífuga).

11 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 11 O espessador convencional consiste em um tanque provido de um sistema para a alimentação da polpa e de outro sistema para a retirada do espessado e do clarificado. Raspadores, dispositivos para descarga do overflow e do underflow. É muito usado na mineração, embora venha sendo substituído pelos espessadores chamados de alta capacidade. Figura 4- Esquema de um espessador convencional.

12 Polímeros floculantes Elevada A U Capítulo 15 - Desaguamento Usam polímeros floculantes e por isso apresentam uma área unitária bem maior. Figura 5- Esquema de um espessador de alta capacidade. 12 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

13 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 13 Filtragem A filtração de polpas sólido-líquido ocorre basicamente de duas formas distintas: na primeira, a suspensão percola uma matriz porosa que retém as partículas sólidas no seu interior e, na segunda, estas partículas se acumulam no exterior de um meio filtrante, resultando na formação da torta. Na indústria mineral, usamos o segundo tipo: filtração (a vácuo) com formação de torta externa ao meio filtrante. Os equipamentos mais usados são os filtros a vácuo (disco e tambor) e em alguns casos também são usados filtros de pressão verticais ou horizontais. O filtro prensa de placas e quadros tem seu uso limitado às plantas de hidrometalurgia do ouro que operam com precipitação com pó de zinco.

14 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 14 Figura 6- Filtros a vácuo produtores de torta. de discos de tambor Características Produção contínua de torta; Facilidade de manutenção; Baixo custo de operação; Sistema de vácuo é da maior importância; Não servem para lavar tortas; Não são adequados a polpas compressíveis (D p max << 1 atm), quentes ou contendo voláteis; Pouco flexibilidade operacional. São os mais usados em plantas de beneficiamento.

15 Capítulo 15 - Desaguamento UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 15 Figura 6- Esquema de operação de um filtro a vácuo. Dimensões do tambor Diâmetro (D): 1 a 4 m Comprimento (L): 1 a 12 m Área total (At): 3 a 150 m 2 At = DL Área filtrante = f At Onde f é a fração do ciclo total de operação destinado à filtragem da polpa.

16 Principais Componentes - Tambor - Raspador - Agitador - Tanque de polpa - Válvula mestre - Tubulações - Motor/Drive Capítulo 15 - Desaguamento Figura 7- Principais elementos de um filtro a vácuo de tambor. UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL 16


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