Desenvolvimento de equipamento produtor de pasta mineral

Ruben Heriberto Olcay Barreda

A disposição de rejeitos na forma de pasta mineral, tem muitas vantagens em comparação às barragens de rejeitos, por exemplo; precisa-se de uma área muito menor para disposição, apresenta melhor recuperação de água, menor o risco de contaminação pela ruptura de barragens, reduz a contaminação de água de processo; facilita a recuperação final do local, entre outras. A tecnologia de pastas tem se desenvolvido rapidamente, no mundo e no Brasil. No entanto, deve-se ressaltar que esta tecnologia, principalmente no que se refere aos espessadores de pasta, não está disponível, ficando as informações com os fabricantes. Este fato mostra a necessidade do desenvolvimento de estudos, para a melhor compreensão dos mecanismos envolvidos no espessamento de materiais com o objetivo de alcançar as características de pasta mineral. Os objetivos gerais deste estudo são: caracterização da amostra sólida proveniente de rejeitos de manganês da usina Azul da Companhia Vale do Rio Doce, avaliação de floculantes catiônicos, aniônicos e não iônicos, construção e implementação de um equipamento modular em escala de laboratório para produção de pasta mineral e avaliação deste produto mediante caracterização reologica das pastas. Na caracterização da amostra sólida foram determinadas as seguintes propriedades físicas e químicas: densidade (picnômetria simples, gás); granulometria (peneiramento, classificação centrífuga e análise sympatec); composição química (FRX, EDS); composição mineralógica (MEV, DRX e EIV); área superficial específica (Blaine e BET). O equipamento desenvolvido foi construído usando material acrílico em sistema modular para permitir a operação em diferentes condições. Possui dois módulos atingindo uma altura máxima de 1,20m com 10cm de diâmetro interno. Dispõe ainda de um sistema de tomadas de amostras com furos de 1cm de diâmetro interno e distanciados 9cm. O cone de descarga da pasta possui um ângulo de inclinação de 45 para facilitar a descarga da pasta mineral. Três mecanismos de agitação para processos batch , semi-contínuo e contínuo. Também tem um sistema em espiral para alimentação e geração de floculos mais compactos. As pastas minerais produzidas foram caracterizadas em suas propriedades reologicas, através da determinação de: viscosidade (viscosimetria); consistência (teste de abatimento); fluidez (teste de calha) e tensão de escoamento ( yield stress ). Dos resultados obtidos, pode-se concluir que: a densidade do material sólido é baixa (3,142g/cm3); a distribuição granulométrica representa material fino (d50=6,23um); alto valor de área superficial específica elevada (0,893m2/g). Na caracterização química: as espécies predominantes são Mn, Fé, Si e Al com pequenas quantidades de potássio, sódio, magnésio. Na avaliação de floculantes, o não iônico SN300 foi o melhor. Considerando-se dosagens não muito elevadas (50g/t) ocorre um aumento na velocidade de sedimentação de 23,63 vezes. Nos testes descontínuos do equipamento com um modulo o porcentagem de sólidos na descarga aumenta com o volume de polpa para diferentes tempos de residência, onde, a melhor tempo de operação foi para 10min com um volume de 4000ml alcançando um 52,9% de sólidos. A melhor condição de operação sem adição de floculante nos testes de recirculação da polpa de 4000ml e tempo de residência igual a 10min foi a recirculação desde o bico 3 para o bico 1 com um valor de 55,6% de sólidos. Considerando-se a adição de floculante, foi desde o bico 4 para o bico 1 com um valor de 53,0% de sólidos. A melhor condição de operação com dois módulos sem adição de floculante nos testes de recirculação da polpa com 7000ml e tempo de residência igual a 10min foi a recirculação desde o bico 7 para o bico 1 com um valor de 56,7% de sólidos. Por outro lado com adição de floculante foi desde o bico 4 para o bico 1 com um valor de 53,7% de sólidos. Para testes contínuos com dois módulos o maior valor de porcentagem de sólidos foi obtido com alimentação pelo bico 6 com 37,4% de sólidos, sem utilizar a espiral, a melhor condição foi para uma dosagem de 50g/t com 52,7% de sólidos. Usando-se o gerador de floculos alcançou-se um valor de 55,5% de sólidos para a mesma dosagem. O perfil de concentração com maior porcentagem de sólidos sem e com a utilização do gerador de floculos foi para uma dosagem de 50g/t. No perfil de concentração existe uma etapa de transição de polpa para pasta na faixa entre 40% e 45% de sólidos. No teste contínuo com as melhores condições de operação obteve-se 56,1% de sólidos. Nos testes de calha valores superiores a 8 graus foram alcançados para o caso da pasta preparada com 54,4% de sólidos, com uma consistência de pasta equivalente a um 33,6% de abatimento. O comportamento reológico de todas as pastas estudadas apresenta uma característica dupla: tixotrópica e reotrópica.

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