Desenvolvimento de equipamento produtor de pasta mineral

Autor: Ruben Heriberto Olcay Barreda
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMGUniversidade Federal de Minas GeraisUFMG.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: The disposal of tailings in the form of mineral paste, has many advantages in comparison to the dam of tailings, for example; it is needed a very larger area for disposal, presents better water recovery, minor the risk of contamination for the rupture of dam, it reduces the process water contamination; it facilitates the final recovery of the place. Among others the technology of paste has developed quickly, in the world and more in Brazil. However, it must be standed out that this technology, mainly as for the thickener of paste, is not available, being the information with the manufacturers. This fact shows the necessity of the development of studies, for the best understanding of the involved mechanisms in the thickening of materials with the objective to reach the characteristics of mineral paste. The general objectives of this study are characterization of the solid sample proceeding from tailings of manganese of the Companhia Vale do Rio Doce, assessement of cationics, anionics and no ionic floculants, construction and implementation of a modular equipment in scale of laboratory for production of mineral paste and evaluation of this product by means of reological characterization of the pastes. In the characterization of the solid sample the following physical and chemical properties were determined: density (simple picnometric, gas); size distribution (sieving, centrifugal classification and sympatec analysis); chemical composition (FRX, EDS); mineralogy composition (MEV, DRX and EIV); specific surface area (Blaine and BET). The developed equipment was constructed using acrylic material in modular system that allows the operation in different conditions. It has two modules reaching a maximum height of 1.20m with 10cm of internal diameter. It still makes use of a system for taking samples with holes of 1cm of internal diameter and separated 9cm. The cone of discharge of the paste has an angle of slope of 45° to facilitate the discharge of the mineral paste. Three mechanisms of agitation for processes batch, semicontinuous and continuous. It has also a spiral system for feeding and for generation of more compact flocs. The produced mineral pastes were characterized in its reological properties, by means the determination of: viscosity (viscosimetry); consistency (slumps test); fluidity (flume test) and yield stress. From de obtamed results, it can be concluded that: the density of the solid material is low (3.142g/cm3); the size distribution represents a fine material (d50=6.23µm); high value specific superficial area (0.893m2/g). In the chemical characterization: the predominant species are Mn, Fe, Si and Al with small amounts of potassium, sodium, magnesium. In the evaluation of floculants, the no ionic SN300 was the best considering the not very high dosages (50g/t), ocours an increase in the settling velocity of 23.63 times. In the equipment discontinous tests with one module the solid percent in the discharge increases with the volume of pulp for different times of residence, where, the best running time was 10min with a volume of 4000ml reaching 52.9% of solids. The best condition with no addition of floculante in the tests with recirculation of the pulp of 4000ml and residence time equal to 10min was the recirculation from hole 3 to hole 1 with a value of 55.6% of solids. Considering the floculant addition, it was from hole 4 to hole 1 with a value of 53.0% of solids. The best condition with two modules without addition of floculante in the tests of recirculation of the pulp with 7000ml and time of equal residence 10min was the recirculation since outlet 7 for outlet 1 with a value of 56.7% of solids. While that with floculante addition it was since outlet 4 for outlet 1 with a value of 53.7% of solids. For continuous tests with two modules the biggest value of solid percent was obtained with the feed in the hole 6 with 37.4% of solids, not using spiral, the best condition was for a dosage of 50g/t with 52.7% of solids. Using of the floc generator it was reached a value of 55.5% of solids for the same dosage. The profile of concentration with bigger solid percents without and with the use of the generator of floculos was for a dosage of 50g/t. In the concentration profile exists a stage of transistion from pulp to paste in the band between 40% and 45%. In the continuous under the best operation condition it was obtained 56.1% of solids. In the flume tests higher values than 8 degrees were reached for the case of the paste prepared with 54.4% of solids, with a paste consistency equivalent to 33.6% of slump. The reological behavior for all the studied pastes presents a double characteristic, thixotropic and reotropic
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
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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