Transcript Capítulo 15 - Desaguamento

Procesamiento de minerales I
Desaguamento
Maria Luiza Souza
Montevideo – Porto Alegre
12-16 Agosto 2013
UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY
UFRGS - DEMIN - BRASIL
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Capítulo 15 - Desaguamento
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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
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 75-80 % 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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
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 préestabelecido.
A eliminação de água é realizada em espessadores que devem ser controlados de
modo rigoroso a fim de se obter o resultado esperado.
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Capítulo 15 - Desaguamento
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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
1. Tanque cilíndrico-cônico
D >> H
2. Poço de alimentação
central, na zona de clarificação
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3. Overflow
Água clarificada
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4. Underflow
Lodo espessado
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5. Raspadores de lodo (rastelos)
Figura 1- Elementos principais de um espessador.
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Capítulo 15 - Desaguamento
Figura 2- Esquema de um espessador convencional.
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Alguns dados
- Tamanho: 1-200 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).
Figura 3- Espessadores em Cerro Verde, Peru (Cu-Mo).
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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.
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Capítulo 15 - Desaguamento
Usam polímeros floculantes e
por isso apresentam uma área
unitária bem maior.
Polímeros floculantes
Elevada AU
Figura 5- Esquema de um espessador de alta capacidade.
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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.
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Características
Produção “contínua” de torta;
Facilidade de manutenção;
Baixo custo de operação;
de discos
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.
de tambor
São os mais usados em plantas de
beneficiamento.
Figura 6- Filtros a vácuo produtores de torta.
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Dimensões do tambor
Diâmetro (D): 1 a 4 m
Comprimento (L): 1 a 12 m
Área total (At): 3 a 150 m2
At = DL
Área filtrante = f At
Onde f é a fração do ciclo total de
operação destinado à filtragem da
polpa.
Figura 6- Esquema de operação de um filtro a vácuo.
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Capítulo 15 - Desaguamento
Principais Componentes
- Tambor
- Raspador
- Agitador
- Tanque de polpa
- Válvula mestre
- Tubulações
- Motor/Drive
Figura 7- Principais elementos de um filtro a vácuo de tambor.
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