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

Autor: Ruben Heriberto Olcay Barreda
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMGUniversidade Federal de Minas GeraisUFMG.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: In the beneficiation of phosphate has been generating considerable amounts of tails of which the limestone is present, may be reused in accordance with to the characteristics of type of limestone produced. The method more used in the beneficiation of phosphate for disposal of tails is the storage in dams. This approach is not preferred by industries due to high volumes of water that are associated without reuse and need of large areas of land. Potentials flailures in dams can cause greats environmental disasters, creation of public indignation, causes of deaths, closure of mining plants and other relevant facts. The tailings disposal in the form of mineral slurry has several advantages compared to conventional tailings dams, for example, needs a much smaller area for disposal, has a better water recovery, there is less risk of contamination of areas by rupture of dams, reduces contamination of water process enabling the reuse this, facilitates the final recovery of the area among others. The paste mineral technology has developed rapidly trough of the world, especially in Latin America in countries such as Brazil, Chile and Peru. The main objectives of this study was to characterize the solid sample from of sludge tailings of the processing of phosphate of complex mineroquímico Cajati of Vale Fertilizantes Company, through properties physical and chemical such as density (pycnometry simple, gas); granulometry (centrifugal classification and analysis sympatec ), chemical composition (FRX and EDS), mineralogical composition (MEV and DRX); specific surface area (Blaine and BET), evaluation of the influence of flocculant cationic, anionic and not ionic in the limestone sludge, project design, construction and implementation of a laboratory-scale equipment for the production of paste mineral with their main assessments of characteristics of the pastes minerals produced by rheological characterization as viscosity (viscometry), consistency (slump test); fluidity (flume test) and yield stress. The equipment developed for the production of paste mineral was built in acrylic material of type modular can reach a maximum height of 1.80m also was developed a system of rakes. Were evaluated two types of mixers slurry/flocculant in the feed of equipment of static type and system reactor gerator of flakes called RGF. The main results were: a) intermediate density of the solid material: 2.60(g/cm3) (PS) and 3,06(g/cm3) (PG), b) the size distribuition of the mud is very thin with 100% of the smaller size 30m, c) the FRX and MEV in the sample showed the principal presence of magnesium, calcium, phosphorus, oxygen and small amounts of iron, silicon and sulfur was also detected in the images large amount of fine particles, d) the DRX showed the presence of calcite and dolomite as the principal mineralogical phases in the sample mineral studied, e) the sample showed high value of the ASE by the Blaine method was 0,9758m2/g and BET de 1,972m2/g, f) in tests of discontinuous sedimentation in beakers of 2.000ml under normal conditions showed that the point of compression to a solids concentration in mass of 10% is around 7.200s, g) in the avaliation of flocculant was selected the Bufloc 5158 (cationic) by the well performance in tests of sedimentation in dosages of 80g/t and viability of reuse of the clarified water in the process of flotation of apatite; h) in tests of sedimentation semicontinuos with using of recirculating slurry and using flocculants showed a gain about of 6% in the solids concentration in the discharge of equipment, to the series of tests was also demonstrated the best use of the system is with of RGF compared to the static mixer with a gain of 4% in solids concentration in the discharge, i) in concentration profile of the sediment layer there is a phase transition from slurry to paste of low density in the range between 55% and 58% solids by weight; j) the using rakes system was favorable, with a gain of about 7% of solids concentration in mass, k) the best operating conditions in the equipment after 120 minutes of continuous operation were obtained concentrations in solid mass around 70% in form of paste mineral; l) in the slump tests the mud presented as paste mineral in the range of thickening between 68 and 74% solids by weight; m) in the flume tests were achieved angles of repose above 16 degrees without degree inclination of the gutter with 74% solids in mass, n) in the solids concentration in mass of 70% were obtained values between 1.400cP and 2.700cP, o) in the yield stress the mud phosphate showed a significant increase in the stress of type exponential with values higher than 80Pa from 65% solids by mass confirming the formation of paste mineral since this value.
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 plantas mineradoras 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 o reaproveitamento 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 Vale Fertilizantes, 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.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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