DIVISÃO DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL
METALURGIA DE EXTRACÇÃO DE MINERAIS NÃO FEROZES
ESPESSADORES DE PASTA
Discente:
Filipe Felisberto J. Sitole
Docente:
Dr. David Sulemane José
TETE
2022
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Trabalho de separação Mineira, Exercícios de Mineralogia e Processos Minerais
Trabalho de separação Mineira 2022 ISPT
Tipologia: Exercícios
2022
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DIVISÃO DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL
METALURGIA DE EXTRACÇÃO DE MINERAIS NÃO FEROZES
ESPESSADORES DE PASTA
Discente: Filipe Felisberto J. Sitole Docente: Dr. David Sulemane José TETE
Filipe Felisberto J. Sitole ESPESSADORES DE PASTA Trabalho de pesquisa apresentado a Divisão de Engenharia no Instituto Superior Politécnico de Tete, como requisito de prova para obtenção de nota na cadeira de Metalurgia De Extracção De Minerais Não Ferozes sob avaliação do docente: Dr. David Sulemane José TETE
October 1, 2022
1. Introdução
Em outros países como Chile, segundo Palma (2004), em uma usina da mineração de cobre, de cada 100.000 toneladas diárias processadas, 97.000 correspondem inevitavelmente a rejeitos. Somente nas últimas décadas, principalmente depois da ocorrência de graves acidentes provocados pela ruptura de barragens e pilhas de rejeitos, os projectos dessas estruturas de contenção passaram a contar com maior atenção das empresas de mineração. A elaboração de legislações ambientais mais rígidas em todo mundo, acrescida dos impactos negativos decorrentes da eventual ruptura dessas barragens, motivou o desenvolvimento de novas abordagens de caracterização tecnológica e de disposição dos rejeitos da mineração (Gomes et al., 2003). Dentre as novas alternativas para a disposição de rejeitos da mineração aparece a sua contenção na forma de sistemas de pasta mineral. A pasta mineral pode ser definida como um material adensado e homogéneo, com distribuição de tamanhos e mineralogia característicos, que apresenta baixa perda de água e quase nula segregação de partículas, baixa velocidade de sedimentação dos sólidos e possibilidade de transporte em tubulações em baixas velocidades. Esse material conhecido como “pastefill” pode permanecer dentro das tubulações durante longos períodos de tempo se não houver ligante em sua composição e sua consistência possa ser medida através de sua altura de abatimento (“slump”). Brackebusch (2000) define a pasta como sendo uma mistura de alta densidade de água com sólidos, que contém uma proporção significativa de partículas finas. Conteúdos relativamente baixos de água (10 a 25% em massa) fazem que a consistência da pasta seja espessa e que possa ser caracterizada através do teste de abatimento de cone ou “slump” segundo a norma ASTM muito utilizada para concretos. Outra definição do conceito de pasta mineral, apresentada no trabalho de Araujo e colaboladores (2006), corresponde a uma mistura sólido-líquido homogênea, que não apresenta segregação de partículas num curto período de tempo e, se disposta sobre superfície estável, não mostra drenagem significativa de água.
October 1, 2022 Figura: Descarga (à esquerda) e disposição superficial de uma pasta mineral (à direita) Fonte: (Vietti e Dunn, 2002) Segundo Johnson et al. (2005), a consistência de uma pasta mineral pode ser obtida mediante:
- adição de líquidos para secar ou umedecer;
- remoção de líquido da pasta utilizando equipamentos de separação sólidolíquido (espessadores, filtros, centrífugas ou alguma combinação desses).
October 1, 2022 1.1 Estrutura do Projecto O trabalho está estruturado em três capítulos. Onde o primeiro corresponde a parte de introdução, onde consta a problemática, objectivos, relevância e metodologias; o segundo é referente a parte da revisão de literatura onde descreve sobre o processo Espessadores de pasta, o terceiro corresponde a parte da conclusão. 1.2 Contextualização da Problemática Na tentativa de entender a questão de flotação em óleo, surgiram algumas questões que usadas ao nosso favor ajudarão no desenvolvimento deste trabalho; Questões como: Como é feita a pasta e quais são os espessadores de pasta? 1.3 Justificativa 1.1.1 Objectivos O presente projecto tem como seguintes objectivos: 1.1.2 Geral Estudar como ee a produção de pasta a ser empregado na disposição de rejeitos provenientes do processo em causa Para Cléber e Ernâni, (2013).A investigação científica depende de um conjunto de procedimentos intelectuais e técnicos para que seus objectivos sejam atingidos os métodos científicos. 1.5. 1Método Científico Método: Forma de pensar para chegarmos à natureza de determinado problema, quer seja para estudá-lo ou explicá-lo. Pesquisa: Modo científico para obter conhecimento da realidade empírica, tudo que existe e pode ser conhecido pela experiência. Processo formal e sistemático de desenvolvimento do método científico
October 1, 2022 1.5.1.1 Quanto ao Objectivo Quanto ao objectivo a pesquisa é exploratória. As Pesquisas exploratórias são desenvolvidas com o objectivo de proporcionar visão geral, de tipo aproximativo, acerca de determinado facto, (GIL, 2008). 1.5.2. Procedimento Técnico Pesquisa bibliográfica - baseia-se em material já publicado, constituído principalmente por livros, revistas, jornais, boletins, monografias, dissertações, teses; com o objectivo de colocar o pesquisador em contacto directo com todo material já escrito sobre o tema. (Gil, 2008) Pesquisa documental - baseia-se em materiais que não receberam ainda um tratamento analítico ou que podem ser reelaborados de acordo com os objectivos da pesquisa. (Gil, 2008) 1.5.3. Método de Abordagem Lógico Quanto a abordagem lógica o trabalho apresenta método indutivo. A Indução é um processo mental por intermédio do qual, partindo de dados particulares, suficientemente constatados, infere-se uma verdade geral ou universal, não contida nas partes examinadas, (LAKATOS E MARCONI, 2007).
October 1, 2022 A única desvantagem talvez seja seu alto custo de investimento, o qual é maior que o necessário para preenchimento hidráulico convencional e muito similar ao preenchimento com rocha. Esse maior investimento somente será justificado com a redução dos custos de operação e aumento da produtividade, no caso em que as reservas de minério sejam suficientes para recuperar o capital ou investimento inicial. (Brackebusch, 2000) Figura 3: Sistema de produção de pasta (espessamento, bombeamento e descarga) para disposição superficial. Fonte: Baker e Hughes (2001) Ilgner (2005) mostrou a utilidade de utilizar sensores térmicos através de teste secional na tubulação que transporta a pasta mineral. Efetivamente com a passagem da pasta que flui pela tubulação gera-se energia calórica devido a sua velocidade, que ainda sendo baixa (da ordem de 0,3m/s), pode ser detetada através do uso de sensores térmicos. O uso desse tipo de sensores tem aplicação potencial nas seguintes tarefas: i) monitoramento do comportamento de sedimentação em tanques e espessadores; ii) identificação de zonas mortas em pastas sem movimento em
October 1, 2022 equipamentos como alimentação de bombas, tubulações de transferência, calhas, entre outros; condições defluxo heterogêneo (“slack flow”) em tubulações inclinadas. Figura 4: Uso de sensores térmicos para controle do transporte de pasta mineral. Fonte: (Ilgner, 2005)
October 1, 2022 2.2 Qual é o Espessador ideal para sua aplicação? ESPESSADOR DE PASTA DEEP BED O conceito original do Espessador do tipo “cone profundo” (“deep cone”) foi desenvolvido na década de 60 usando uma inclinação acentuada de fundo e o aumento do volume do leito para produzir altas densidades de underflow. Ao longo dos anos, essa tecnologia de espessamento evoluiu e refinou-se para produzir consistentemente um underflow não-sedimentável e não- segregável. O underflow de um Espessador de Pasta pode alcançar entre 10 e 15% a mais que underflow de espessadores de alta taxa. O espessador de pasta WesTech Deep BedTM é o mais recente avanço na evolução deste estilo de espessador. Para ser capaz de desaguar consistentemente os rejeitos e produzir uma suspensão não-sedimentável e não-segregável, o projeto do espessador de pasta WesTech Deep Bed inclui:
**- Diâmetros de 3 a 24m
- Projeto de tanque elevado
- Relação altura / diâmetro próximo de 1:
- Inclinações de fundo acentuadas de 30 a 45o
- Braços raspadores de perfil tubular
- Hastes de desaguamento em todo o comprimento dos braços
- Acionamentos robustos com torques acima de 2 milhões lbf·pé
- Poço de alimentação de última geração para otimização do consumo de floculante e distribuição homogênea dos sólidos**
October 1, 2022 O Espessador Deep Bed da WesTech é projetado para proporcionar uma maior recuperação de água, máxima densidade de underflow (próxima às tortas de filtros) e a maior tensão de escoamento possível em um espessador. Sendo assim, requer um acionamento extremamente robusto, para serviço extra-pesado, capaz de passar pela camada de material adensado, sem a necessidade de mecanismo de levantamento dos braços. O controle de processo adequado permite a obtenção das propriedades requeridas no underflow (densidade e tensão de escoamento) e claridade do overflow com o menor consumo de polímero. Figura 4: Espessador Deep Bed Fonte: WesTech
October 1, 2022 Figura 5: Parte interna de um spessador Deep Bed Fonte: WesTech
October 1, 2022
ESPESSADOR DE PASTA HIDENSITY
O espessador de pasta HiDensity produz um underflow não-sedimentável e não-segregável, similar ao Espessador de Pasta Deep Bed, mas com menor tensão de escoamento. Existem muitas instalações onde os objetivos específicos são mais bem atendidos com um underflow de tensão de escoamento baixa. O espessador de pasta HiDensity é projetado para essas aplicações. Muitas das mesmas características de projeto do Deep Bed são usadas no Espessador HiDensity:
- Diâmetros de 3 a 60m
- Projetos de tanques elevados e no solo
- Alturas de parede lateral de até 8m
- Inclinações de fundo de 14 - 20o
- Hastes de desaguamento em todo o comprimento dos braços
- Acionamentos robustos com torques acima de 5 milhões lbf·pé
- Poço de alimentação de última geração para otimização do consumo de floculante e distribuição homogênea dos sólidos Produzir uma tensão de escoamento menor tem muitas vantagens, ao mesmo tempo mantendo as características de underflow não-sedimentável, não-segregável e de secagem rápida da pasta. Essas vantagens podem se traduzir em reduções significativas tanto no CAPEX como no OPEX de um sistema de disposição de rejeitos:
- Altas taxas de sólidos podem ser processadas em um único equipamento
- Redução do custo de bombeamento
- Melhor gerenciamento do empilhamento de superfície
October 1, 2022
2. CONCLUSÃO
Depois de um período virado no desenvolvimento deste trabalho, chegou-se a conclusão de que a escolha do tipo de espessador de pasta, depende de alguns factores como: o O Mineral em causa; o A granulometria; o A Firmeza da pasta.
October 1, 2022
3. BIBLIOGRAFIA
ILGNER, H. Advances in the Race between Paste and Other Minefill Types. In: VII INTERNATIONAL SEMINAR ON PASTE AND THICKENED TAILINGS, Santiago - Chile, Apresentações digitais. Santiago, Apr-2005. JEWELL, R. Paste & Thickened Tailings (P&TT) in the Australian Mining Industry. In: HIGH DENSITY & PASTE 2002 SEMINAR, Apr-2002, Santiago - Chile, Apresentações digitais. Santiago, Apr-2002. JEWELL, R. An Introduction to Thickened Tailings Applications. In: HIGH DENSITY & PASTE 2003 SEMINAR, May - 2003, Melbourne - Austrália, Apresentações digitais. Melbourne, May - 2003. JOHNSON, J. M., VIALPANDO, J., LEE, C. Paste Tailings Management Alternative – Study Results for Molycorp’s Lanthanide Group Operations in Mountain Pass, California. Mining Engineering , USA, February 2005, p. 51 - 56. JUNG, S. J., BISWAS, K. Review of Current High Density Paste Fill and its Technology. Mineral Resources Engineering , Idaho – USA, Vol. 11, No. 2, Jun 2002, p. 165-182. KWAK, M., JAMES, D. F., KLEIN, K. A. Flow Behavior of Tailings Paste for Surface Disposal. International Journal of Mineral Processing , Toronto – Canadá, disponível online no website: www.sciencedirect.com, p. 1-15, 2005.