APLICAÇÃO DE SEPARAÇÃO MAGNÉTICA DE ALTA INTENSIDADE NA PURIFICAÇÃO DO CONCENTRADO FOSFÁTICO

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1 APLICAÇÃO DE SEPARAÇÃO MAGNÉTICA DE ALTA INTENSIDADE NA PURIFICAÇÃO DO CONCENTRADO FOSFÁTICO E.E. FERREIRA~; J. C. F. SILVA~; M. D. SOUZA 1 ; L. A. F. BARROS ; W. CUSTÓDIO FOSFERTlL S/ A- Rdvia MG 341, km 25- Tapira-MG- Caixa Pstal 593, Araxá MG. CEP julianafrcitas@ fsfertil-ultrafcrtil.cm.br, marluci@ fsfertil-ultrafertil.cm.br, 1 uizantni@ fsferti 1-u ltraferti!.cm. br, elimarferrcira@ fsferti 1-ultraferti!.cm. br I CEFET/MG - Unidade Araxá- Av. Amaznas, 807- Araxá-MG- CEP RESUMO i\ separaç;l magnética é um métd cnsagrad na área de prcessament de minéris para cncentraçã e/u purificaçã de muitas substâncias minerais. Pde ser usada, dependend das diferentes respstas a camp magnétic apresentad pelas espécies mineralógicas, n beneficiament d minéri e na remçã de materiais metálics indesejúveis a circuit. O desenvlviment, já cm temps recentes, de separadres magnétics de alta intensidade a úmid, fi um ds fats mais imprtantes d pnt de vista ecnômic, na história da tecnlgia da separaçã de minerais. A pssibilidade de beneficiar grandes massas de minéris cm baixa susceptibilidade magnética cm alta recuperaçã metalúrgica, mesm nas frações finas (abaix de 200 mesh), só fi alcançada cm desenvlviment desses separadres cntínus a úmid. Esta peraçã permite uma ba seletividade, vist que facilmente se cntrlam as variáveis peracinais: intensidade de camp, taxa de alimentaçã, percentagem de sólids da plpa, velcidade d anel rtativ u rtr e descarga das partículas magnéticas. Cm aprfundament da mina d Cmplex de Mineraçã de Tapira (CMT) e a lavra de nvas áreas, verifica-se um acréscim n ter de ferr n minéri que alimenta a usina de cncentraçã e, cnseqüentemente, se nã huver mdificações de prcess, crrerá um aument n ter de ferr n cncentrad fsfátic cnvencinal e ultrafin, cm prejuízs técnics e ecnômics ns prcesss subseqücntes de utilizaçã destes cncentrads fsfátics. Objetivu-se, cm esse trabalh, estudar a viabilidade de se purificar cncentrad de rcha fsfática pela utilizaçã de separaçã magnética de alt camp, diminuind ter de Fe n cncentrad final e incrementar a recuperaçã de P d circuit industrial. Os resultads ds ensais mstraram uma reduçã na rdem de 54% de Fe n prdut nã magnétic, além de um enriqueciment, em média, de 2% n ter de P n cncentrad cnvencinal. Este enriqueciment prpiciará trabalhar a peraçã de cncentraçã pr fltaçã cm um ter de P 2 0) n cncentrad "reclcaner" (granulad c friável) de 34%, que implicará num aument na recuperaçã de P 2 0) c, cnseqüentemente, um acréscim na prduçã na rdem de 9t/h. Além desta vantagem, também, haverá uma melhria na qualidade d prdut final, cm reduçã ns teres de utras impurezas, tais cm, Si0 2 ; Al e Ti0 2. Palavras-chave: Cncentrad fsfútic, separaçã magnética de alta intensidade. Área Temática: Tratament de Minéris 317

2 INTRODUÇÃO Cm a peraçã de nvas áreas de lavra, nde a presença de minerais prtadres de Fc na estrutura cristalina é relativamente elevada, prcess de beneficiament destas tiplgias ve m exigind ações n sentind de minimizar a presença destes minerais n cncentrad fsfátic. Apesar de passar pr uma etapa de separaçã magnética de baixa intensidade, esta etapa nã é suficiente e indicada para uma cmpleta retirada destes minerais c, uma das alternativas, atualmentc utilizada, tem sid na peracinalizaçã da 11taçã, através de uma reduçã na recuperaçã d mineral apatita, pel aument d ter de P n cncentrad prduzid. Entretant, este artifici é bastante dans a prcess, pis, cmprmete a capacidade prdutiva da usina, pela significante reduçã da recuperaçã metalúrgica de prcess. Objetiva-se cm esse trabalh estudar a viabilidade de se purificar cncentrad de rcha fsfática pr separaçã magnética de alt camp, diminuind ter de Fe n cncentrad final e incrementar a recuperaçã de P ns circuits de tltaçã (granulad e friável). A separaçã magnética é um métd cnsagrad na área de prcessament de mméris para cncentraçã e/u purificaçã de muitas substâncias minerais. Pde ser usada, dependend das diferentes respstas a camp magnétic apresentad pelas espécies mineralógicas, n beneficiament d minéri e na remçã e materiais ferrss. A prpriedade de um material que determina sua respsta a um camp magnétic é chamada de susceptibilidade magnética. Cm base nessa prpriedade, s materiais u minerais sã classificads em duas categrias: aqueles que sã atraíds pel camp magnétic e s que sã repelids pr ele. N primeir cas, têm-se s minerais ferrmagnétics, s quais sã atraíds frtemente pel camp, e s paramagnétics, que sã atraíds fracamente. Aqueles que sã repelids pel camp denminam-se de diamagnétics (Gaudin, 1939). O desenvlviment, já em temps recentes, de separadres magnétics de alta intensidade a úmid, fi um ds fats mais imprtantes d pnt de vista ecnômic, na história da tecnlgia da separaçã de minerais. A pssibilidade de beneficiar grandes massas de minéris fracamente magnétics cm alta recuperaçã mesm nas frações ultrafinas (abaix de 200 mesh) só fi alcançada cm desenvlviment desses separadres cntínus a úmid (Svbda c Fujita, 2003). Os váris separadres cntínus existentes utilizam basicamente s mesms elements cnstrutivs e mesm princípi de peraçã. Diferem uns ds utrs principalmente pel númer de póls e pel tip de matriz ferrmagnética que utilizam e que sã respnsáveis pela criaçã de gradientes de camp. A separaçã neste cas é btida cm seletividade, vist que facilmente se cntrlam as variáveis peracinais: intensidade de camp, taxa de alimentaçã, percentagem de sólids da plpa, velcidade d anel rtativ u rtr c descarga das partículas magnéticas. DESENVOLVIMENTO Fram realizads ensais preliminares de separaçã magnética cm Frantz de barreira para s prduts cncentrads "rccleancr" granulad, "recleaner" friá vcl e cncentrad cnvencinal (mistura friú vel e granulad), ns seguintes valres de crrente: 0,25A c 0,40A, equivalente a 0,9KGauss c I,44KGauss. respectivamente. Após estes ensais, nvs testes fram realizads, cm equipament CF-5, marca 318

3 lnbrús/ericz, cm matriz de tela expandida (TEG), qual fi instalad, em paralel, n final d circuit de tltaçã c alimentad cm prdut cncentrad cnvencinal (mistura ds cncentrads "rcclcaner" granulad e friávcl). Na tabela I têm-se s valres médis das análises químicas das alimentações ds ensais. Verifica-se que huve variações ns teres de P e impurezas, pis equipament estava instalad diretamente n circuit, prtant, sujeit às variações relativas a prcess de prduçã. As análises químicas fram realizadas através de tlurcscência de rais-x, n labratóri químic d Cmplex de Mineraçã de Tapira, nde s principais elements fram avaliads na frma de óxid. N cas d element Fe, este fi avaliad na frma de Fe 2 0 3, pis, a crrência deste element se dá cm minerais fracamente magnétics, prtadres d ín ferr. Tabela I - Valres médis ds resultads de análises químicas das diversas alimentações ds ensms de separaçã magnética de alta intensidade. Teres ('Y) PzÜs Fc MgO C ao Ti0 2 AI Si0 2 Médi 36,96 l,s8 0,28 50,91 0,86 0,17 I,43 Mínim 33,77 0,76 0,21 0,86 0,17 0,10 0,77 Máxim 38,76 3,73 50,91 52,47 1,97 1,43 2,67 Parâmetrs búsics avaliads fram: Prcentagem de sólids na plpa (30%, 35% c 40%); Camp magnétic (6, 8 c 9,4A, equivalente, respectivamente, 6000, 8000 e 9400 Gauss); Velcidade de rtaçã d carrssel (I c I,5rpm); Taxa de alimentaçã (I 00, 200 e 300Kg/h). RESULTADOS Separaçã magnética cm Frantz de barreiras A tabela 2 apresenta s resultads ds ensais de separaçã magnética em Frantz de barreira, nde têm-se s resultads btids para a separaçã em + 0,25A, na faixa -0,25+0,40A e - 0,40A (nã magnétic). Os resultads fram bns, cm relativa reduçã d ter de Fe e elevads valres de recuperaçã de P 2 0 5, ns prduts nã magnétics. Para cncentrad "recleaner" d circuit granulad, a recuperaçã em massa fi de 95,3%, cm uma recuperaçã de P de 97,2%. O ter de Fe reduziu de 1,02% (alimentaçã) para 0,59% (nã magnétic). Para cncentrad cnvencinal, s resultads também fram bastante prmissres, cm uma recuperaçã em massa de 93,6% e recuperaçã de P de 97,5% n prdut nã magnétic. O ter de Fe reduziu de 1,55% (alimentaçã) para 0,66% (nã magnétic); Para cncentrad "recleaner" d circuit friá vel, valr de recuperaçã em massa fi 89, 7%, relativamente inferir, n entant a recuperaçã de P 2 0 5, n prdut nã magnétic, fi de 96,7%; pr sua vez, a reduçã n ter de Fe fi bastante superir, passand de 2,05 para 0,51 %. A diferença n cmprtament entre s prduts, pssivelmente, está relacinada à diferença de cmpsiçã mineralógica entre as amstras, influenciand, assim, n desempenh destas amstras, principalmente, para amstra de cncentrad "recleaner" friável, nde verificu um elevad ter de Fe

4 Tabela 2- Resultads de separaçã magnét ica cm Frantz de barreiras para s prduts da!ltaçã Atmstra!Prdut (A[% Pesl Tre:s (%) Distribuiçã n Ensai('%) P,Os C ao Si O~ Al 2 0~ Fe~Os MgO PlOs Caü Si0 2 A1 4 0~ jfe j MJO C<:>nc. Alirn eta 'ã ) IOOCú )0 1't? Redeaner (;;ranu ijd<> I -O;: C.;.nc Re clean~ Fti.ÍV(!I HC ten I 295 I DO d n l 15.3 I ) ,00 0.~ 0, rets I 55.0 I E<5.3 AlirnNda'âQ 100,0) 35.m 4! to.xl ;::,),3-0 15,70 1.<ú Xl.OO 3,00 T 1 z I 3.3 T 34.S T 2DS T 00,3 T 3'3.4-0,25~ 'P ::: ,<[) 2.~ S I t!i 2.4 ;:.-13, l 17.3 I W,70 37, ,10 0,51 0,21 J 00,7 j94;3 J :33,3 J 31.8 l 22;3 J 33.0 Ç<;~nç. A.lirn ~t.l<; :í 3320!0...: ~ 1,fô ~ Cnvencinal m 281 ô r l 1 4 I 2 1 I 22 3 I 12 4 I 41 4 I 22 5 (Fri.ível ~ ú.OO HB 1Q.!t) 4Qj QOO I I -n I 1ô 1 J 1St) l 24? Granulad<>) -0,40 37,40 51,30 1, ,00 0, w.5j t.4 I 3;) Separaçã magnética de alta intensidade em escala pilt Nestes ensais, s efeits de diferentes variáveis fram avaliads sbre s valres de recuperaçã de P (prdut nã magnétic) e Fe (prdut magnétic, para avaliaçã da taxa de alimentaçã) de frma a bter as melhres cndições de peraçã da separaçã magnética. Também, avaliu-se efeit da separaçã magnética sbre s teres de P e demais impurezas n prdut nã magnétic, para as diferentes cndições de peraçã d equipament. A figura I mstra efeit d camp magnétic (crrente) sbre s valres de recuperaçã de P (prdut nã magnétic), para uma taxa de alimentaçã (vazã) igual a 200kg/h. Nta-se que huve um ligeir decréscim ns valres de recuperaçã em funçã d aument d camp magnétic (crrente) (figura 1). Este ligeir decréscim na recuperaçã P pde estar relacinad à retençã de partículas mistas, as quais pssuem relativa quantidade de Pz0 5. O efeit da taxa de alimentaçã, cm Kg/h, fi avaliad na cndiçã de 40'% de sólid para uma amperagem de 8A (equivalente a 8000 Gauss). Obseíva-se, cm relaçã as valres de recuperaçã de P 2 0 5, figura 3, que crreu um aument ns valres de recuperaçã cm aument da taxa de alimentaçã. Este fat pde estar relacinad a arraste de partículas, também, mistas e prtadras de apatita, para prdut nã magnétic. Através da figura 3, verifica-se que crreu um aument na recuperaçã de Fe 2 0 3, cm um máxim próxim a vazã de 200Kg/h e, em seguida, huve um decréscim na recuperaçã de Fe 2 0_;, evidenciand arraste, causad pr uma alta taxa de alimentaçã. Cm relaçã à velcidade de rtaçã d carrcel e percentagem de sólid, duas variáveis imprtantes na capacidade prdutiva d equipament, s ensais mstraram uma reduçã na recuperaçã de P cm aument na velcidade (figura 4), devid, prvavelmente, a arraste e perda d mineral apatita n prdut mist. Já, em relaçã a efeit da percentagem de sólid, para a faixa de 30% a 40%, s resultads mstram que a recuperaçã de P manteve-se cnstante, independente da percentagem de sólid, cm mstra a figura 5. A tabela 3 apresenta s valres médis, btids para tds s ensais, executads para diferentes cndições. Nta-se que, em média, pde-se cnsiderar uma recuperaçã em massa (nã magnétic) de 91%, atingind, um valr máxim de 96,7% e mínim de 80,8%. A recuperaçã de P (média) n prdut nã magnétic fi de 92,3% e a recuperaçã de Fe (magnétic) fi da rdem de 55'%. Estes dads mstram que a separaçã magnética de alta intensidade é uma técnica aplicável na purificaçã d cncentrad fsfútic. prprcinand, assim, urna reduçã n ter d cntaminante Fe, cm uma alta recuperaçã de P. 320

5 100,0 ~ 95,0 _.. _ ~ -- LI) - ~ 90, a... ti Q) 85, l :: 80,0 -r , ,- ----j Crrente (A) --- Fi gura I - Relaçã entre a recuperaçã de P (%) n prdut nã magnétic cm camp magnétic (ampcragem), para uma taxa de alimentaçã (vazã) igua l a 200kg/h, cncentrad cnvencina l , l 95.0 l n <)0,0 "'.. Y. c':! X5,0 -~ I - - ~ - -~~ XO,O r - - -, , Vazã (Kg/h) Fi gura 2 - Relaçã entre a recuperaçã de P n prdut nã magnétic em fu nçã da taxa de alimentaçã (Kg/h). para uma crre nte (camp magnétic) igual asa, para cncentrad cnvencinal , ~ ::: -= ~ 's.: "' ~ ::'0, "' Ji 10, , , , , Vazã (K g~ 1) j Figura 3 - Relaçã entre a recuperaçã de Fe n prdut nã magnétic em funçã da taxa de alimentaçã (Kg/h), para uma crrente (camp magnétic) igual a SA, para cncentrad cnvencinal. Tabela 3 - Resultads médis ds ensais de separaçã magnéti ca de alt a intensidade, escala pilt. Resultads - Cncentrad Teres(%) Recuperaçã (%) Cnvencinal Massa P20s Fe C ao P Fez03t C ao (%) Média 91,O 37,9 0,8 51,8 92,3 55,8 89,1 Nã Magnétic Máxim 96,7 39, 5 1,8 52,9 97,7 78,7 97,3 Mínim 80,8 35,1 0,4 50,2 82,4 12,7 23,5 Mist Média 4,2 35,9 1,8 50,4 4,1 4,7 4,2 Magnétic Média 5,9 27,6 10,9 42,3 4, 3 41,0 4,8 321

6 100,0 - 'l95,0 ~ ,0 - "" N 0 - ~ 85,0 80, ,5 I,5 2 2,5 Ycl. Carrcel (rpm) Figura 4 - Relaçã entre a recuperaçã de P n prdut nã magnétic cm funçã da velcidade d carrcel, para uma taxa de alimentaçã igual a 200 kg/h e crrente de 8A, cncentrad final. 100,0, f 95,0 n ~ 90,0 -l v "' 85, ,0 l, , '%Só lid 40 Figura 5 - Relaçã entre a recuperaçã de P 2 0 5, prdut nã magnétic em funçã da percentagem de sólid na alimentaçã, para uma taxa de alimentaçã igual a 200Kg/b, crrente de 8A, cncentrad cnvencinal. Efeit da separaçã magnética sbre s teres de P c demais impurezas n prdut nã magnétic Na figura 6 tem-se gráfic cm a relaçã entre s teres de P n prdut nã magnétic versus alimentaçã e, neste cas, fazend-se ajuste de uma reta para este cnjunt de pnt, bteve-se uma reta que é descrita pela seguinte equaçã: Y=0,6585X + 13,782 ( 1 ); Onde: X é ter de alimentaçã; Y é ter n prdut nã magnétic Nesta equaçã verifica-se que a retirada ds minerais prtadres de Fe teve cm cnseqüência um aument n ter de P n cncentrad. Para uma alimentaçã da separaçã magnética cm um ter de 34%, de acrd cm a equaçã (I), ter de P n prdut nã magnétic será de 36, 17'%, um aument da cncentraçã da rdem 2%. Para s principais cntaminantes, a figura 7 mstra efeit característic da separaçã magnética sbre s teres destas impurezas. N cas d ter de Fe 2 0 3, nta-se que a reduçã n ter deste cntaminante fi bastante acentuada, chegand a 54% d ter da alimentaçã. Para s cntaminantes Si0 2 e Al 2 0 3, as reduções, destes teres, ns prduts nã magnétic, cmparads à alimentaçã, fram bastante inferires, em trn de 20% para Si0 2 c 8% para Al Já, n cas ds teres de Ti0 2, bserva-se que a reduçã em seu ter n prdut nã magnétic, cmparad à alimentaçã, fi da rdem de 33%, cm mstra a figura

7 ~ y 0,(,5X5x -t- l3,7x2..j(),() ~,,_~ e )4.0 I ) i 1(){) [ -- --, ~--~---~--~--~---~--~ JO,O 31,0 32,0 :n ,0 3ó,O 37,0 JX,O 39,0 40,0 <}-;,P205 na Alimentaçã Figura 6 -- Relaçã entre s teres de P na alimentaçã c n prdut nã magnétic para cncentrad cnvencinal , Fe23n l11si02 [ ~-_.,.'--m _~~:~~3- -~ 1.5 m ~) 2: z! 1.0 u 8 f- 0,5 0, , ~----~ , ,----~---~ j 0, ,5 1,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Teres na Alimentaçã C%) Figura 7 -- Relaçã entre s teres das principais impurezas na alimentaçã c n prdut nã magnétic para cncentrad cnvencinal. Efeit da separaçã magnética de alta intensidade sbre a recuperaçã da fltaçã Atualmcntc, as especificações d cncentrad cnvencinal (granulad + friável) da Dtaçã sã 36% de P c, n múxim, I,9'% de Fc 2 0 1, n entant, s teres de Fe na alimentaçã da usina tem tid um crescente aument c, cm cnseqüência, um aument ns teres de Fe n cncentrad da fltaçã. Uma das estratégias adtada para minimizar este cntaminante n cncentrad tem sid através da reduçã da recuperaçã da fltaçã, cnscqücntcmcntc, btêm-se um prdut cm mair grau de pureza. Esta estratégia é bastante prejudicial a prcess, pis reduz a capacidade de prduçã de cncentrad da usina. 323

8 Cm a incrpraçã d prcess de separaçã magnética de alta int ensidade n circuit de beneficiament d Cmplex de Mineraçã de Tapira (CMT), além da btençã de um cncentrad f sfútic cm baix ter de Fe e demais impurezas (figurn 7), atendend ús especificações d cliente, também, haverú um increment na prduçã, pis prcess de fltaçã pderú ser cnduzid para btençã de um cncentrad (final) cm 34% de P e, após a separaçã magnética de alta intensidade, seu ter será de 36'%. Ist pssibilitará um aument na recuperaçã d prcess de fltaçã. A tabela 4 mstra s dads cmparativs cm a etapa de separaçã magnética. Observa-se que, para um ter de 34% de P n cncentrad, a recuperaçã, em massa, na fltaçã passará para 15,31%, cm cnseqüência, um aument de prduçã na Jl taçã de I 93 t/h para 222,0 t/h. Cnsiderand rendiment (em massa) na separaçã magnética de 91 '%, aument final na prduçã serú de 203,0t/h. Ou seja, um aument de 9t/h na capacidade de prduçã d Cmplex de Mineraçã de Tapira. Tabela 4- Estimativa de prduçã de cncentrad fsfátic cnvencinal n Cmplex de Mineraçã de Tapira cm implantaçã da separaçã magnética de alta intensidade Estimativa de ganh na prduçã cm a separaçã magnética Alimentaçã P20 5 (cne.) Rec.Massa Prduçã Rec.massa Prd. Após sep. (t/h) (%) (t%) (t/h) Sep.Mag magnética 1450,0 36,0 13,3 193,0 1450,0 34,0 15,3 222,0 91,O 202 (Uh) Aument da prduçã (202,0-193,0) = 9,0 t/h CONCLUSÕES 1- Os ensais mstraram que s melhres resultads fram btids para as seguintes cndições: - crrente (camp magnétic) igual a 8A, equivalente a 8KGauss; - taxa de alimentaçã (vazã) igual a 200Kg/h e velcidade d carrcel igual a I,5rpm; em relaçã à percentagem de sólid, para faixa de 30 a 40%, s resu ltads mstraram-se independentes, mantend-se cnstante, numa mesma recuperaçã de P ; 2 - A aplicaçã de separaçã magnética de alta intensidade n cncentrad cnvencinal prpiciará s seguintes ganhs: - um aument na prduçã anual de cncentrads fsfútics de 4, 7%, u 9t/h; reduçã ns teres das principais impurezas. Para Fe 2 0 3, haverá uma reduçã da rdem de 54%, cm relaçã ú alimentaçã; para Si0 2 e Al 2 0 3, as reduções serã respectivamente: 20% e 8%; para Ti0 2, sua reduçã em rel açã à alimentaçã, será de 33%. AGRADECIMENTOS Agradecems a Eng. Jsé Aury (CDTN), pel empréstim d separadr magnétic de alta intensidade CF-5. REFERÊNCIAS Gaudin, A M. Principies f mineral dressing. I ~ ediçã. New Yrk: McGraw-llill Bk. I 939. Svbda, J. and Fujita, T. Recent develpments in magnetic mcthds f material separatin. Minerais Engineering, 16, p ,