ESTUDO DO EFEITO DA REDUÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA NA PERFORMANCE DA FLOT AÇÃO

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1 ESTUDO DO EFETO DA REDUÇÃO DA DSTRBUÇÃO GRANULOMÉTRCA NA PERFORMANCE DA FLOT AÇÃO J. C. F. Silva, M. D. Souza 1 e L. A. F. Barros Fosfertil S/ A - Rodovia MG 341, km25- Tapira-MG- Caixa Postal593. CEP julianafreitas@fosfertil-ultrafertil.com.br, marlucio@ fosfertil-ultrafertil.com.br, luizantonio@ fosfertil-ultrafertil.com.br CEFET/MG- Unidade Araxá- Av. Amazonas, 807- Araxá-MG- CEP A cominuição é um conjunto de operações, que se caracteriza pela redução das dimensões fisicas de um dado conjunto de blocos ou partículas através do rompimento de ligações estruturais. Numa usina de beneficiamento mineral, a cominuição é realizada em etapas que podem ser divididas, de forma geral, em britagem e moagem. Os principais objetivos da cominuição são: atingir o grau de liberação necessário para que se possa efetuar a concentração de espécies de interesse econômico; atingir uma distribuição granulométrica compatível com as necessidades das etapas de processos subseqüentes; atingir as especificações granulométricas exigidas pelo mercado. No Complexo de Mineração de Tapira (CMT) utiliza-se a cominuição para atender estes três objetivos. Como a concentração é feita por flotação em espuma é necessário trabalhar com uma faixa granulométrica que facilite o transporte de partículas pelas bolhas de ar (tamanho máximo de partícula) e nem se "contamine" a flotação com partículas ultrafinas (tamanho mínimo de partícula), considerando-se um grau de liberação do mineral útil compatível com o processo e o nível de contaminantes no concentrado fosfático. Amostragens da usina de beneficiamento do CMT e testes laboratoriais mostraram que existe uma granulometria ótima que possibilita: aumento da produção, redução de custos, além de aumento na recuperação global do processo ( deslamagem + flotação ). Para se obter: maior recuperação no processo global, maior produção e menor custo, deve-se obter valores na faixa entre 5% e 7% retido em 65# Tyler na alimentação nova do circuito de ilotação. Atualmente, este valor está cerca de três vezes superior ao ideal. O estudo da redução da distribuição granulométrica da alimentação do circuito de flotação, via remoagem, da fração grossa da polpa que alimenta a flotação - neste estudo - objetiva a adequação da granulometria do minério que alimenta esta etapa, almejando-se o aumento da recuperação de P no processo global, aumento de produção de concentrado fosfático e redução dos custos de produção, pela redução do consumo de insumos e pela maior produtividade do circuito. Palavras-chave: Fosfato, distribuição granulométrica, remoagem, aumento de produção, redução de custos. Área Temática: Tratamento de Minérios 89

2 NTRODUÇÃO E OBJETVOS A cominuição é um conjunto de operações, que se caracteriza pela redução das dimensões fisicas de um dado conjunto de blocos ou partículas através do rompimento de ligações estruturais. Numa usina de beneficiamento mineral a cominuição é realizada em etapas que podem ser divididas, de forma geral, em britagem e moagem. Os principais objetivos da cominuição são: i. atingir o grau de liberação necessário para que se possa efetuar a concentração de espécies que têm interesse econômico; ii. atingir uma distribuição granulométrica compatível com as necessidades das etapas de processo subseqüentes; iii. atingir as especificações granulométricas exigidas pelo mercado. No Complexo de Mineração de Tapira (CMT) utiliza-se a cominuição para atender estes três objetivos. Como a concentração é feita por flotação em espuma é necessário trabalhar com uma faixa granulométrica que permita uma melhor adesão bolha/partícula e com isto facilite o transporte de partículas pelas bolhas de ar (tamanho máximo de partícula) e nem se "contamine" a flotação com partículas ultrafinas (tamanho mínimo de partícula). Amostragens da usina de beneficiamento do CMT e testes laboratoriais mostraram, que existe uma granulometria ótima que possibilita: aumento da produção, redução de custos, além de aumento na recuperação global do processo (deslamagem + flotação). A granulometria indicada é: aproximadamente 7% de massa retida em 65# Tyler na alimentação nova da flotação, o que possibilita obter maior produção, menor custo e maior recuperação no processo global. Atualmente, este valor está cerca de três vezes superior ao ideal. O estudo da redução da distribuição granulométrica da alimentação do circuito de flotação, via remoagem, da fração grossa da polpa que alimenta a flotação - neste estudo - objetiva uma melhor adequação da granulometria do minério que alimenta esta etapa, almejando-se o aumento da recuperação de P no processo global, aumento de produção de concentrado fosfático e redução dos custos de produção, pelo fato de se trabalhar em melhores regiões operacionais e de resposta ao processo de flotação. DESENVOLVMENTO Definiu-se que os produtos a serem testados através de amostragens, para este estudo, realizadas em cinco diferentes pilhas de minério, seriam amostras da alimentação nova da flotação do circuito industrial com realização de análises granuloquímicas para as 5 amostras coletadas. Para cada alimentação dos circuitos de flotação foram realizados três ou mais teste de flotação em bancada, para cada pilha. Nestes testes conservou-se a dosagem de depressor (amido gelatinizado) e o ph de tlotação (ph = 9,5) e variou-se a dosagem de coletor (coletor vegetal+ sintético, conforme relação atualmente utilizada na usina, para cada circuito de tlotação ). Para o circuito de tlotação friável utilizou-se 500g/t de depressor e relação Hidrocol!KE = 85/15. Variou-se a dosagem de coletor de 200 a 400g/t. Para o circuito de flotação de granulado utilizou-se 200g/t de depressor e relação Hidrocoi/KE = Variou-se a dosagem de coletor de 125 a 175g/t. 90

3 A f1otação foi feita em apenas uma etapa - a etapa "rougher". A partir desses resultados, pôde-se definir qual a melhor dosagem de coletor para se obter 30,0% de P no concentrado "rougher" do circuito de friável e 32,0% de P no concentrado "rougher" do circuito de granulado. A razão destes valores é: apresentar valores mínimos no concentrado "rougher" para se atingir as especificações do concentrado fosfático produzido, com a maximização da recuperação de fo sfato. Todas as análises químicas realizadas, via raios-x. Estabelecidas às melhores dosagens de coletor partiu-se para a redução da distribuição granulométrica, via remoagem, das amostras ' tal qual', onde se buscou obter um produto com porcentagem retida na peneira de 65# Tyler variando de 5% a 7%. Após a remoagem, as amostras foram submetidas a etapas de deslamagem e desmagnetização, para depois realizar novos testes de flotação, os quais foram feitos variando-se o ph de flotação (8,0; 8,5; 9,0 e 9,5) e sem a influência de lamas geradas ou magnetita liberada durante a remoagem. Como o ph resultante está sempre próximo de 9,0, utilizou-se ácido acético para reduzir o ph da flotação, quando da realização de testes com valores inferiores a este citado. A razão do estudo para diferentes faixas de ph se deve ao comportamento diferenciado dos minerais contaminantes, notadamente os minerais oxidados e silicatados. Depois de definidos: a dosagem de coletor e o ph de flotação, que maximizaram os resultados de recuperação de P e teor de P no concentrado final, foi realizada novos testes de flotação, em duas etapas "rougher" e "cleaner". Para o circuito de flotação friável utilizou-se 500g/t de depressor e relação Hidrocol/KE = 85/15. Para o circuito de flotação de granulado utilizou-se 200g/t de depressor e relação Hidrocol!KE = 70/3 0. Amostras dos concentrados 'cleaner' obtidos nos testes de flotação, foram enviadas para a caracterização, onde se efetuou uma separação magnética de alto campo, utilizando o equipamento: Frantz de Barreiras. Os testes foram realizados em duas intensidades de campo magnético. As amostras alimentaram inicialmente o separador numa intensidade de 0,25A (=:3400 Gauss) gerando dois produtos: um produto magnético e um produto nãomagnético. O produto não-magnético realimentou o equipamento, que passou a operar com uma intensidade de 0,40A (= 5400 Gauss) para obtenção do produto não-magnético final. Os produtos magnéticos obtidos nos dois campos (0,25 e 0,40 A) foram descartados. RESULTADOS E DSCUSSÃO Foram realizadas análises granulométricas e granuloquímicas da alimentação do circuito de flotação relativas as cinco pilhas amostradas, cujos comportamentos, são apresentados na figura 01 e 02: 91

4 Análise Granulométrica Alimentação Nova da Flotação TAL QUAL- Circuito Grosso Friável "" """" ' r r i!:.. 60 e 50 ii <.,.. 40 i a: L_ - -L_ - - i : \ - "! Tamanho de partícula (um) -+--Pilha 006 B ---.-Pilha 987 A ---.-Pilha 987 B --><--Pilha 992 -lie- Pilha Figura 01- Análise granulométrica típica da alimentação do circuito de flotação. Comport8mento gr8nuloquímico - Aliment8ção Nov8 d8 Flot8ção TAL QUAL- Circuito Grosso Friável 20,0 -r ,- 50,0 E 15,o ON i Q 10,0... i 5,0 ON o. 0, t------r t-----t , hm8nho (#).._ Teor de P Teor de MgO - Teor de Ti Teor de Al Teor de F e Teor de CaO --Teor de Si02 45,0 40,0 35,o E 30,0 õ (n 25,0 ó 20,0 ü 15,0 0:.. 10,0 u. Figura 02 - Análise granuloquímica da alimentação do circuito de flotação. 5,0 Considerando-se a malha 65# Tyler (0,209 mm) como a malha de controle da alimentação da flotação (máximo 7% retido em 65# Tyler), observa-se na figura O l, aproximadamente, 25% em massa, retida acumulada nesta malha. Valores como este significam baixa produção com elevado custo. Da análise da figura 02, os maiores teores de P concentram-se na faixa compreendida entre 100 e 400# Tyler. Os teores de CaO acompanham os teores de P nas mesmas faixas granulométricas. 92

5 Há um significativo aumento no teor de Fe e Ti0 2 à medida que se reduz a granulometria do minério. Já os contaminantes MgO, Si0 2 e Al possuem teores mais elevados na granulometria mais grosseira. Nos testes de flotação para se estabelecer a melhor dosagem de coletor, foi observado, como era de se esperar, que à medida que se incrementa a dosagem de coletor, aumenta-se o rendimento em massa do teste. Com o aumento da massa coletada, há um decréscimo no teor de P no concentrado. A recuperação de P 2 0 5, também, sofre um acréscimo. Assim, as dosagens que permitiram a obtenção de melhores resultados foram: Alimentação do circuito de grosso friável- 450g/t de coletor; Alimentação do circuito grosso + fino friável - 300g/t de coletor; Alimentação do circuito de granulado- 180g/t de coletor. As mesmas amostras, submetidas a remoagem apresentaram os seguintes comportamentos de acordo com as figuras 03 e 04. Como se objetivava, todas as amostras após a remoagem estavam com% retida na malha entre 5 e 7%. Análise Granulométrica Alimentação Nova da Flotação REMOÍDO - Circuito Grosso Friável é " ê 50 ü <(... " 40 "$ a: 30 " -.\ \ \ \ " ' r. 1 o Tamanho de partícula (um) -+-Pilha 986 B --Pilha 987 A _..._Pilha 987 B --*-Pilha ,_Pilha 997 Figura 03 - Análise granulométrica típica da alimentação do circuito de flotação após remoagem. 93

6 Comportamento granuloquímico - Alimentação Nova da Flotaçiio REMOÍDO- Circuito Grosso Friável 20,O, E 15,o ÕN i º 10,0 c :1: "' ct 5,0 a. +- -===: 0, it------t Tamanho(#) p 45P o p p 3P p 15P 10p 5P op..._teor de P Teor de MgO ---Teor d Ti Teor de Al Teor de F e203 --Teor de C ao --Teor de Si02 E õ c u õ ; Figura 04- Análise granuloquímica da alimentação do circuito de flotação após remoagem Comparando-se os resultados granuloquímicos para a alimentação 'tal qual' da flotação e alimentação 'remoída', observa-se- facilmente- uma grande redução nos teores de Fe 2 0 3, nas frações menores que 100# Tyler. O teor do P sofre uma pequena elevação na fração abaixo de 400# Tyler, isso é ainda mais evidente para o minério granulado. Os comportamentos dos teores, que podem ser observados, após a redução da distribuição granulométrica dos diferentes produtos que alimentam a flotação são apresentados na tabela 1. Tabela 01 - Comportamento dos teores, observados depois da redução da distribuição granulométrica P20s Fe20 3 MgO C ao Grosso Friável Granulado Grosso + Fino Friável Pequeno aumento nas frações <200# Tyler Aumento nas frações <200# Tyler Sem alterações significativas Redução bastante significativa nas Redução bastante significativa nas Redução bastante significativa frações <100# Tyler frações <100# Tyler nas frações <100# Tyler Aumento na fração <100# Tyler Redução nas frações > 00# Tyler e Aumento na fração aumento nas frações <200# Tyler <100# Tyler Pequeno aumento nas frações <200# Tyler Aumento nas frações <200# Tyler Sem alterações significativas Ti02 Redução na fração <100# Tyler Redução nas frações < 00# Tyler Redução em todas as frações Si02 Aumento em todas as frações Aumento em todas as frações Aumento em todas as frações Al203 Aumento nas frações <100# Tyler Sem alterações significativas Sem alterações significativas 94

7 Com as amostras remoídas realizaram-se novos testes de flotação, variando-se o ph. Da análise dos resultados btidos, pela figura 05, definiu-se que o ph de flotação, que pennitiu a obtenção dos melhores resultados: recuperação e P 2 0 5, rendimento em massa e/ou teores de contaminantes foi: pu = 8,5 3T,O ph 11 Teor de P,o,. Remoído ph 11 RecupeJ"efio de P.o,. Remoído 36,0 $5,0.o g 34,0 c[ ,0. "' \ e.s $,5 "" 1-+-GROSSO'RÁVE. --GROSSO fino'rilvel -+-ANGRANULAOO õ.:.. $0,0 " 85,0 'Cc t 80.0 cr;!5,0..._ r-. / - TO. O e GROsso 'RilVEL --GROsso FNO 'Rilvn _.._ AN GR,O,NJl,o,oo / Figura 05 - Variação do ph em função do teor e da recuperação de P Definidas a dosagem de coletor e o ph de flotação, que maximizaram os resultados de recuperação de P e or de P no concentrado final, foi realizada novos testes de tlotação, em duas etapas 'rougher' e 'cleaner'. Os ncentrados da etapa cleaoer foram então submetidos a uma separação magnética de alto campo, cujos resultados são resentados na tabela 02. -Tabela 02 - Resultados de separações magnéticas em Frantz de Barreiras. 1'\fOd- j(, "H< horetof') CWOAeki 116 EiUao 4") A.OJO 11'A CO 1110, AA f6..o.,_::),.,. PA P,O, CO SQa A'-Oa ".,O T.!,fí :!B 2l',l!il 0,4!1 U,1 1.S37,7l 1,'6!1 1 &31. o Hl.,1 1G,S 2!i,fi 19.C 4.l5 0...!) :z,.a 22<0 :!!12 S.& 0/ST 7,!1& 2,21 11,( 1,7-!1 1 1!) 1,!) 12, G,3 1'!S,7..0, aa.6 c:p 1.ca o,o!i o,!!! o.1!1j.o: 1,37 97.:Z 00.!! 7::!,1 G1,2 114,0 QS.2 T-t.wlt 1o:l,O 3T,8 a;:!,q 1,a6 il,os 1,02 C\28 3,25 1,Ja ao,o 100 o 100,0 no.o 1CCl To:w""".V,a D2,Cl 1,G 0,10 gg. D,%1 3,4t :t 0, 'J :CG 31!),7 1,4J 2>. o :;,.ca 11.0 :C & 3.:l 34,3 JO.S. 110,3 3l..C,lS-G,A' ,4 2.9,4 11!',4 2,l:i9 e,74..,n 8,9 2',12 1 2,> JT,.C 17,3 ;:o,..c, ,9!.U' 1, ,1!.1 0,21 ::!,G 1, lg 96,7 SM,a 38.,3 3'1,& n,l ;:o, c T-oálle. 10J,Q 35,::! 4!1,2 2.1'9 0,29 7,00. o. o:r lio 1., !1M1100Jl tco.o 100. Títl<lldllà !1,BU 0;21 7,03 0.3, 11 $ os 37 13,7 2i O,mJ 17,5. 2,a. 1>,6 2. t.j 1.. 7,1 22.a 12,4 41,4 22.!! u 4 ao,fi 1&.9 1.SS 1 0,4.C,CC!!i,9t 2',13 1,1 1,1 22,0 16,1!,G 2'\.1), ,4 1!.1,l 1,27 (1,2;1 ll, lí O,:l!l-3,1 1,3'7 97,!) L"G,2' Q.7 71,4 3!1,11 T.uC!tlc. 1o:l.O a5.9 4ii,D 2, D C\.cll J 4 1, ao,o tm.,o tca.o 100. Tc&old"' 35!!O 4 2 Zl D,zi ,4:! 3,4 95

8 Conseguiu-se com a separação magnética reduzir os teores de Fe 2 0 3, nas seguintes proporções, para cada um dos tipos de minério que alimentam a flotação: Grosso Friável: 24,9% Granulado: 57,8% Grosso Friável +Fino Friável: 42,6% Obteve-se aumento do teor de P para todos os concentrados não magnéticos. Para o grosso friável conseguiu-se elevação de 7, 7% deste teor; 2, % para o granulado e 4,2% para a amostra composta por grosso e fino friável. CONCLUSÕES Os resultados mostram que é possível elevar a recuperação da flotação com a redução da distribuição granulométrica dos produtos que alimentam esta etapa, via remoagem da fração grossa considerando-se que a malha de controle da alimentação da flotação é a malha 65# Tyler, onde se deveria ter entre 5 e 7% de massa retida (valor que maximiza a produção, a recuperação de P e minimiza os custos de produção). As reduções da distribuição granulométricas, nos testes, possibilitaram aumento da recuperação de P em aproximadamente 5%. Este ganho é possível devido à redução do percentual em massa nas frações mais grossas que possuem baixa recuperação de fósforo e a maior flotabilidade das apatitas nas frações mais finas. Os teores de P 2 0 5, nas amostras de alimentação da flotação, apresentaram aumento nas faixas granulométricas mais finas(< 200# Tyler), após a remoagem. Os teores do contaminante Fe 2 0 3, para as mesmas amostras, apresentaram reduções bastante significativas nas frações menores que 00# Tyler, assim como o Ti0 2, após o processo de redução da distribuição granulométrica. Esses diferentes comportamentos na alimentação da flotação refletiram num concentrado mais rico e aumento na recuperação de P Sendo assim, conseqüentemente, houve redução nas perdas de P pelo rejeito da flotação. Pelos testes realizados, conclui-se também, que a redução do ph de flotação eleva a recuperação de P 2 0 5, mas aumenta-se o teor de Fe no concentrado fosfático. Quando se alia a remoagem à redução de ph, com a aplicação de separação magnética de alta intensidade, verifica-se que estes nos permitem ganhos, já que se reduz significativamente o teor de Fe no concentrado, eleva-se o teor de P 2 0 5, sem grandes perdas de P no rejeito magnético. A utilização de separação magnética de alta intensidade é mais efetiva quando se reduz a distribuição granulométrica da alimentação da flotação e, conseqüentemente, do produto, podendo aumentar ainda a recuperação de fósforo, de modo a melhorar a qualidade do produto final. REFERÊNCAS BBLOGRÁFCAS RELATÓROS NTERNOS DA FOSFERTL BARROS, Luiz Antonio Fonseca et al!i. Estudos de processo do projeto otimização do Complexo de Mineração de Tapira. SMPÓSO BRASLERO DE TECNOLOGA DE PRODUÇÃO DE FERTLZANTES - Cefer PT