IV SIMPÓSIO DE MINERAIS INDUSTRIAIS DO NORDESTE 10 a 13 abril de 2016, João Pessoa - PB FLOTAÇÃO EM COLUNA APLICADO À CONCENTRAÇÃO DE SCHEELITA A PARTIR DE REJEITO Hudson J. B.Couto 1,2 , Vitor O. Andrade 3 , Odon O. Souza 4 , Túlio C. S. S. André 5 1 Tecnologista Pleno, Coordenação de Processos Minerais - COPM/CETEM/MCTI 2 Instituto Federal do Rio de Janeiro - IFRJ; [email protected]3 Aluno de graduação, Engenharia de Materiais - Escola Politécnica da UFRJ 4 Geologo, Mineração Tomaz Salustino - MTS; [email protected]5 Professor, Instituto Federal da Paraíba - IFPB/Campus Campina Grande - PB [email protected]RESUMO A Scheelita, por ser densa, é beneficiada através de concentração gravítica, principalmente jigagem e mesas vibratórias. Este trabalho visa recuperar a Scheelita oriunda da bacia de rejeito fino da Mina Brejuí, localizada em Currais Novos/PB, utilizando o processo de flotação como método de concentração mineral. Embora o rejeito de Scheelita desta mina já tenha sido objeto de estudos de flotação no final da década de setenta, pouco se sabe sobre estudos de flotação, posterior a esta época. A partir da análise química da amostra, foi obtido um teor de 0,16% de WO 3 , mostrando a possibilidade de concentrar Scheelita por flotação à teores que podem ser utilizados em processo de lixiviação (5 a 20%) para concentração final. Os resultados de flotação mecânica em bancada possibilitou a obtenção de teores de WO 3 no concentrado de 3,2%, porém com recuperação metalúrgica em torno de 60%, utilizando uma etapa de flotação rougher. Ensaios de flotação em coluna permitiram aumentar a recuperação metalúrgica final da flotação para 65% com aumento do teor de WO 3 para 4,3%, chegando a uma razão de enriquecimento de 27 vezes em relação à alimentação ROM do processo. Este resultado pode ser considerado muito promissor em se tratando de um material proveniente de um rejeito. PALAVRAS-CHAVE: Scheelita, flotação em coluna, rejeito ABSTRACT The Scheelite is a mineral normally beneficiated by gravity concentration (jigging and shacker tables). The goal of this work is recover Sheelite from the fine tailings of the Brejuí Mine, Currais 235
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FLOTAÇÃO EM COLUNA APLICADO À CONCENTRAÇÃO DE … · no concentrado de 3,2%, ... The Scheelite is a mineral normally beneficiated by gravity ... enabling to achieve a enrichment
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IV SIMPÓSIO DE MINERAIS INDUSTRIAIS DO NORDESTE
10 a 13 abril de 2016, João Pessoa - PB
FLOTAÇÃO EM COLUNA APLICADO À CONCENTRAÇÃO DE SCHEELITA A
PARTIR DE REJEITO
Hudson J. B.Couto1,2, Vitor O. Andrade3, Odon O. Souza4, Túlio C. S. S. André5
1Tecnologista Pleno, Coordenação de Processos Minerais - COPM/CETEM/MCTI
Regulador: Carbonato de sódio (Na2CO3) - Sigma-Aldrich
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Dispersante: Silicato de sódio (Na2SiO3) - Sigma-Aldrich
Condições/observações adicionais: - No condicionamento foi utilizado primeiramente o carbonato de sódio antes do sistema depressor/dispersante para correção do pH; - Os coletores AERO 726 e 845 foram saponificados, utilizando-se soda caustica. - Após cada ensaio, os produtos gerados (concentrado e rejeito), foram filtrados e levados à secagem, para posterior registro da massa de cada produto e preparo das alíquotas para análise química.
Figura 1 – Unidade de moagem CPT (Usina Piloto do CETEM)
(a)
(b)
Figura 2 – Aparato utilizado na deslamagem: (a) vista geral com tanques de preparo de polpa e de armazenagem do deslamado e (b) detalhe do hidrociclone AKW utilizado
2.6 Análise química As análises químicas da amostra estudada e dos produtos gerados dos processos de
concentração foram realizadas no setor de análises químicas do CETEM, sendo determinados, por
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fluorescência de raios-X (FRX), os seguintes elementos: WO3, CaO, P2O5, SiO2, F, além da perda por
calcinação (PPC).
2.7 Ensaios contínuos de flotação em coluna
Os ensaios contínuos de flotação em coluna foram realizados na coluna piloto do CETEM de
2” de diâmetro interno com 6 m de altura e volume de aproximados de 13 L (Figura 3a). Outros
equipamentos que compõe a unidades são: painéis de controle de vazão de água de lavagem e de
ar, rotâmetros (Cole-Parmer®), regulador de pressão do ar, bombas peristálticas para alimentação
(Cole-Parmer® - Masterflex) e retirada de produtos (Cole-Parmer®), painel de controle elétrico de
velocidade de bombas, sistema de controle automático de nível, sistema de dispersão do ar
(dispersor poroso), tanque de condicionamento da polpa de alimentação, bombas de diafragma
para dosagem de reagentes. Os testes de flotação em colunas foram realizados com condições
operacionais recomendadas na literatura especializada no tema (Aquino et al., 2004; Finch e
Dobby, 1990) e pelo fabricante das colunas (antiga CPT - Canadian Process Technologies Inc.,
2007), de acordo com as condições operacionais apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Condições operacionais dos testes de flotação em colunas
Variáveis operacionais
Tempo de residência médio 15 min
Vazão de alimentação 0,76 L/min
Vazão da água de lavagem 0,25 a 0,38 L/min
Vazão de rejeito ajustada pelo controlador PID de nível, conforme valor de bias
Bias 0,10 A 0,2 cm/s
Vazão de ar 0,6; 1,2 e 1,8 L/min
Velocidade superficial do ar (Jg) 0,5; 1,0 e 1,5 cm/s
Altura da camada de espuma 30 cm
No processo de flotação em coluna é comum utilizar um parâmetro operacional conhecido
por bias para descrever a fração residual de água de lavagem que desce na camada de espuma
(seção de limpeza). O bias é quantificado pela diferença entre a vazão de rejeito e vazão da polpa
de alimentação, expressa em termos de velocidade superficial (Finch e Dobby, 1990). A velocidade
superficial de uma corrente é definida pela razão entre a vazão volumétrica e a área da seção
transversal de escoamento (coluna). Geralmente para um aumento do teor de minério no
concentrado emprega-se uma vazão de rejeito maior que a vazão de alimentação, ou seja, um bias
positivo, com valores recomendados entre 0,05 e 0,15.
O condicionamento dos reagentes nos ensaios contínuos de flotação em coluna foi
realizado em tanques agitados mecanicamente e dispostos em geometria cascata, conforme
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Figura 3 (b), de forma que a transferência de polpa de um tanque para outro seja realizada por
gravidade (transbordo).
(a)
(b)
Figura 3 - (a) Unidade piloto de flotação em coluna do CETEM e (b) Tanques de condicionamento de reagentes em configuração cascata (TC) e tanque de preparo e alimentação de polpa (TA)
O pH da polpa de alimentação da coluna foi ajustado automaticamente por uma bomba
dosadora de controle de pH, de acordo com o valor inserido no set point. O carbonato de sódio foi
dosado diretamente no tanque de armazenamento da polpa de alimentação sob agitação
mecânica, de acordo com a dosagem estabelecida para cada ensaio.
2.7.1 – Procedimento experimental: Flotação em coluna
i) após etapa de deslamagem no circuito de hidrociclonagem, prepara-se um determinado
volume de polpa mineral (entre 15 - 25% de sólidos), que deve ser mantida em tanque agitado e
provido de sistema de recirculação da polpa para melhor homogeneização;
ii) o ar é alimentado na base da coluna ajustando-se a vazão desejada através de um rotâmetro
no painel de controle de vazões de ar e água de lavagem. A pressão na linha de alimentação de ar
deve se mantida em torno de 200 kPa (2 bar) e, na sequência, a coluna é alimentada com água até
a metade da sua altura total;
iii) os reagentes químicos são então adicionados, primeiramente adiciona-se o depressor no
tanque de condicionamento da polpa. Posteriormente, são dosados os demais reagentes nos
(TA)
(TC)
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tanques condicionadores dispostos em cascata projetado para trabalhar com um tempo de
residência médio de condicionamento de três vezes o valor empregado nos ensaios de bancada. O
pH da polpa foi controlado no último tanque e mantido na faixa de 10,0 a 10,5;
iv) na sequência a polpa é alimentada na coluna, na vazão pré-estabelecida, mantendo-se o
seletor do painel de controle de nível no modo manual até que a altura do transdutor de pressão
da coluna seja alcançada pela polpa, quando o seletor é então ajustado para automático.
v) a seguir, a água de lavagem é alimentada no topo da coluna, ajustando-se a vazão de
trabalho no rotâmetro de água do painel.
vi) após cerca de 1 hora de operação, tempo suficiente para que a coluna avaliada possa entrar
em regime permanente, a vazão de alimentação é checada e amostras de concentrado e de rejeito
são coletadas, com intervalos de tempos pré-definidos entre uma coleta e outra (geralmente 15 a
30 min). As amostras coletadas são filtradas e secas em estufa (100-105 oC) e, em seguida, são
pesadas e preparadas para análise química, para determinação dos teores dos elementos de
interesse (WO3, CaO, P2O5, SiO2, F) para posterior cálculo da eficiência do processo.
Na Tabela 2 a seguir são apresentadas as condições operacionais de alimentação e dosagens de
reagentes utilizadas em cada ensaio de flotação em coluna.
Tabela 2 - Condições de alimentação utilizadas nos ensaios de flotação em coluna
Notação: Rm - Recuperação mássica; RM - Recuperação metalúrgica; E - Etapa (flotação); G - Global (considerando as perdas na classificação e deslamagem); CP - Condição padrão: Velocidade superficial do ar (Jg), da água de lavagem (Jw) e de alimentação (Jf) iguais a 1,5; 0,2 e 0,62 cm/s, respectivamente. *Jg = 0,5 cm/s
Observa-se que no ensaio 2 foram obtidas boas recuperações metalúrgicas de WO3 na
etapa de flotação, próximo de 77% e global de 66%, porém com teores no concentrado na faixa
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de 0,7% e recuperações mássicas no concentrado altas (~25%). Conforme esperado, com a
diminuição da velocidade superficial do ar (Jg) relacionado à diminuição da vazão de ar, houve um
aumento do teor de WO3 no concentrado em função do menor tamanho de bolhas geradas e
melhor ação de limpeza da água de lavagem empregada. No ensaio 3, ainda que tenha sido
utilizando os mesmos reagentes, o desempenho foi pior em termos de RM e teor de WO3 no
concentrado, provavelmente devido ao menor tempo de moagem empregado, ou seja, menor
liberação das partículas de Scheelita, prejudicando o processo de flotação.
Já no ensaio 5 foi alcançado um teor de WO3 no concentrado de 1,4% aliado à menor
recuperação mássica, 4%. Assim como observado nos ensaios de flotação em bancada, este
resultado está associado ao coletor AERO 845, de melhor seletividade para Scheelita, porém,
neste ensaio, ainda com a RM na flotação aquém do desejado (~46%).
O melhor resultado em termos de teor de WO3 no concentrado foi obtido com o ensaio 6
nas duas condições de reagentes testadas A e B (3,8 e 4,3% de WO3), com um RM no concentrado
em torno de 65% e global de 58%, provavelmente devido a utilização da mistura conhecida como
hidrosol (solução de silicato de sódio e sulfato ferroso hidratado), mais o quebracho, que se
mostraram muito eficientes em relação à seletividade e recuperação do processo.
Com relação ao ensaio 7, obteve-se boas recuperações metalúrgicas de WO3 na etapa de
flotação, similar ao ensaio 2 (79% e global de 66%), porém com melhores teores de WO3 no
concentrado 1,2% e recuperações mássicas na faixa de 13%, sendo uma boa opção para gerar
massa visando ensaios futuros de flotação cleaner, em que o foco será o aumento do teor WO3.
4. CONCLUSÕES
O processo de flotação em coluna para concentração de scheelita mostrou-se muito promissor,
possibilitando alcançar melhores resultados de eficiência do processo comparado com a flotação
mecânica convencional de bancada.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AQUINO, J.A., OLIVEIRA, M.L.M., FERNANDES, M.D. Flotação em Colunas, in: Tratamento de
Minérios, 5th Ed., Luz, A.B., Sampaio, J.A., França, S.C.A. (Eds.), CETEM/MCT, 2010. Rio de Janeiro,
p. 517-556.
COUTO, H. J. B., CORREIA, J. C. G., LEANDRO, A. P., SOUZA, O. O., ANDRE, T. C. S. S. Caracterização
e concentração por flotação de scheelita proveniente de um rejeito In: XXVI Encontro Nacional de
Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa, 2015, Poços de Caldas., 2015. v.2. p.374 - 383