Desenvolvimento de equipamento produtor de pasta mineral para aproveitamento dos rejeitos das lamas calcárias e diminuição do impacto ambiental

• Autor(a) principal: Ruben Heriberto Olcay Barreda
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/CMBC-8UHPME
• topic: Engenharia Metalúrgica e de Minas; Engenharia metalúrgica

No beneficiamento de fosfatos tem-se a geração de quantidades consideráveis de rejeitos dentre os quais está presente o calcário, podendo ser reaproveitados segundo as características do tipo de calcário produzido. O método mais utilizado no beneficiamento de fosfato para a disposição de rejeitos é o armazenamento em bacias(barragens). Esta abordagem não é a preferida pelas indústrias devido aos elevados volumes de água sem reaproveitamento que são associados e necessidade de grandes áreas de terra. Potenciais falhas nas barragens podem causar grandes desastres ambientais, geração de indignação pública, causas de mortes, fechamento da plantasmineradoras entre outros fatos relevantes. A disposição de rejeitos na forma de pasta mineral apresenta diversas vantagens em comparação às barragens de rejeitos convencionais, por exemplo; precisa-se de uma área muito menor para disposição, apresenta melhor recuperação de água, é menor o risco de contaminação de áreas pela ruptura de barragens, reduz a contaminação de água de processo possibilitando oreaproveitamento desta, facilita a recuperação final do local entre outros. A tecnologia de pastas minerais tem se desenvolvido rapidamente pelo mundo, na américa latina principalmente em paises como Brasil, Chile e Peru. Os objetivos principais deste trabalho foram caracterização da amostra sólida proveniente das lamas de rejeitos do beneficiamento de fosfato do complexo mineroquímico de Cajati da companhia ValeFertilizantes, mediante propriedades físicas e químicas como densidade (picnômetria simples, gás); granulometria (classificação centrífuga e análise sympatec); composição química (FRX e EDS); composição mineralógica (MEV e DRX); área superficial específica (Blaine e BET); avaliação da influencia de floculantes catiônicos, aniônicos e não iônicos nas lamas calcárias; elaboração de projeto, construção e implementação de um equipamento em escala de laboratório para a produção de pasta mineral com as respectivas avaliações das principais características das pastas minerais produzidas mediante caracterização reologica como viscosidade (viscosimetria); consistência (teste de abatimento); fluidez (teste de calha) e tensão de escoamento (yield stress). O equipamento desenvolvido para produção de pasta mineral foi construído em material de acrílico de tipo modular podendo atingir uma altura máxima de 1,80m também foi desenvolvido um sistema móvel de rakes. Foram avaliados dois tipos de misturadores polpa/floculante na alimentação do equipamento de tipo estático e sistema reator gerador de flocos denominado RGF. Os principais resultados foram: a) densidade intermédia do material sólido: 2.60(g/cm3) (PS) e 3,06(g/cm3) (PG); b) a granulometria da lama é bastante fina com 100% do tamanho menor a 30m; c) a FRX e MEV apresentaram na amostra a presença principal de magnésio, cálcio, fósforo, oxigênio e pequenas quantidades de ferro, silício e enxofre, também foi detectada nas imagens elevada quantidade de partículas finas; d) a DRX apresentou a presença de calcita e dolomita como principais fases mineralógicas na amostra mineral estudada; e) a amostra apresentou elevado valor da ASE, mediante o método Blaine foi de 0,9758m2/g e BET de 1,972m2/g; f) nos ensaios de sedimentação descontinua em provetas de 2.000ml em condições normais mostaram que o ponto de compressão para uma concentração de sólidos em massa de 10% é em torno dos 7.200s, g) na avaliação de floculantes foi selecionado o Bufloc 5158 (catiônico) pelo bom desempenho apresentado nos testes de sedimentação nas dosagens de 80g/t e viabilidade de reutilização da água clarificada no processo de flotação de apatita; h) nos ensaios de sedimentação semicontínua com utilização de recirculação da polpa e uso de floculante apresentou um ganho em torno de 6% na concentração de sólidos da descarga do equipamento, na serie de ensaios também foi evidenciado a melhor operação do sistema com uso do RGF comparado ao misturador estático tendo um ganho de 4% na concentração de sólidos da descarga; i) no perfil de concentração da camada de sedimentação existe uma etapa de transição de polpa para pasta da baixa densidade na faixa entre 55% e 58% de sólidos em massa; j) a utilização de sistema de pás rakes é favorável, tendo um ganho em torno de 7% na concentração de sólidos em massa; k) nas melhores condições de operação no equipamento após 120 minutos de operação contínua foram obtidas concentrações de sólidos em massa em torno de 70% na forma de pasta mineral; l) nos testes de slump a lama se apresentou como pasta mineral na faixa de adensamento entre 68 e 74% de sólidos em massa; m) nos testes de flume foram atingidos ângulos de repouso superiores a 16° sem grau de inclinação da calha com 74% de sólidos massa; n) nas concentrações de 70% de sólidos em massa foram obtidos valores entre 1.400cP e 2.700cP; o) na tensão de escoamento a lama fosfática apresentou um aumento significativo de tipo exponencial com valores superiores a 80Pa a partir de 65% de sólidos em massa confirmando a formação de pasta mineral a partir desde valor.