CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO MINÉRIO DE FOSFATO ULTRAFINO DE CATALÃO/GO

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1 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS UFG REGIONAL CATALÃO ESPECIALIZAÇÃO EM TRATAMENTO DE MINÉRIOS JANAINA PAULA BORGES CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO MINÉRIO DE FOSFATO ULTRAFINO DE CATALÃO/GO CATALÃO-GO MAIO/2014

2 2 JANAINA PAULA BORGES CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO MINÉRIO DE FOSFATO ULTRAFINO DE CATALÃO Monografia apresentada ao curso de pós-graduação em Tratamento de Minérios da Universidade Federal de Goiás UFG, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Tratamento de Minérios. Orientador: Dr. Maurício Guimarães Bergerman Co-orientador: Augusto Miranda de Resende CATALÃO-GO MAIO / 2014

3 3 AGRADECIMENTOS A Deus pelo Dom da vida, sustentação nas horas difíceis, força para seguir nos momentos de fraqueza e realização de mais um sonho. Ao meu pai José Olair (in memoriam), que infelizmente não pode estar presente neste momento da minha vida, mas não poderia deixar de agradecer a ele, pois se hoje estou aqui, devo muitas coisas a ele e por seus ensinamentos e valores passados. Obrigada por tudo! Saudades eternas! A minha mãe, Abrilina, pelo incentivo nos estudos, pelo amor incondicional, apoio e companheirismo sem o qual não seria possível vencer mais essa etapa da minha vida. A minha irmã, Janice, pelo apoio, incentivo e companheirismo. Ao meu sobrinho, Caio Augusto, que com um simples sorriso me faz esquecer de todas as ansiedades e angustia. Ao meu orientador, Maurício Bergerman, e o meu co-orientador, Augusto Miranda, pela oportunidade, orientação, incentivo e confiança depositada em mim para realização deste trabalho. Aos meus colegas de trabalho da Vale Fertilizantes e Rodes pela amizade, companheirismo e apoio na realização deste trabalho. Aos Professores da pós-graduação em Tratamento de Minérios que colaboraram para a ampliação de meus conhecimentos. Aos funcionários da Universidade Federal de Goiás, Regional Catalão, que colaboraram direta e indiretamente para minha formação. À Universidade Federal de Goiás, Regional Catalão, e à Vale Fertilizantes que oportunizaram a realização deste trabalho.

4 4 RESUMO O esgotamento das jazidas com altos teores e o aumento do consumo de bens minerais, vem fazendo com que as indústrias minerais busquem cada dia mais o desenvolvimento sustentável. O aproveitamento das partículas ultrafinas foi uma alternativa de sucesso para aumento das recuperações do processo na indústria de fosfato. Hoje a produção de concentrado ultrafino corresponde a cerca de 15% da produção global de fosfato da Vale Fertilizantes Unidade de Catalão/GO e vem sendo buscado cada vez mais pelo mercado de fertilizantes. Com isso, observa-se a necessidade da caracterização tecnológica deste minério, focando a otimização do circuito através da previsibilidade do mesmo. Neste trabalho foi avaliado a implementação de uma metodologia de caracterização da alimentação do circuito de ultrafinos, onde foram realizados estudos em planta piloto e amostragem no processo industrial. Os principais parâmetros avaliados foram a análise química e granulométrica das alimentações da flotação convencional e de ultrafinos no processo industrial e no processo de caracterização em planta piloto. Os resultados obtidos no circuito em planta piloto mostram que as características granulométricas das alimentações da flotação representam o processo industrial, enquanto que as análises químicas apresentam um desvio superior ao aceitável pelo processo de análise química. É necessário, portanto, adaptações no processo de deslamagem em escala piloto para aproximar os resultados de análise química das alimentações das flotações, convencional e de ultrafinos, ao processo industrial. Palavras-chave: Circuito de ultrafinos, caracterização tecnológica, fosfato.

5 5 ABSTRACT The depletion of minerals deposits with high grade and the increase consumption of minerals products made the mineral industrie seek increasingly the sustainable development. The ultrafine particles recovery was a successful alternative to increase phosphate recovery. Nowadays, the production of ultrafine concentrate represents about 15% of global production in Catalão/GO unit of minerals processing which have been demanded each day for more production to supply the fertilizers industries. Therefore, there is a need to take the technological characterization of this ore, targeting the optimization of mineral circuit throught better production prediction. In this work, a methodology to characterize the feed in ultrafine circuit where implemented based in pilot plants and sampling in industrial process. The mainly parameters available was chemical analyses and granulometry of conventional and ultrafine flotation feed in plant and in the pilot plant. The results shows that particles sizes characterizations of flotation feed at the pilot plant represented the industrial process, in other hand, the chemical analyses show more deviation than the acceptable in chemical analyses. With that, it s necessary to make adjusts in the deslaming process in order to approximate the results of chemical analyses in conventional and ultrafine flotation feeds, in the pilot plant to the industrial process. Keywords: Ultrathin circuit, technological characterization, phosphate

6 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1- Fluxograma esquemático do circuito de ultrafinos no beneficiamento do minério fosfático da Vale Fertilizantes de Catalão/GO Figura 2 - Apatita Figura 3 - Fluxograma simplificado de beneficiamento de rocha fosfática da Vale Fertilizantes Figura 4 - Esquema simplificado da produção de fertilizantes Figura 5 - Efeito do tamanho das partículas na recuperação metalúrgica Figura 6 - Circuito Convencional da usina de beneficiamento de Catalão Figura 7 - Circuito Ultrafino da usina de beneficiamento de Catalão Figura 8 - Fluxograma atual da caracterização tecnológica em planta piloto Figura 9 - Fluxograma de caracterização em planta piloto incluindo o circuito de ultrafinos Figura 10 - Curva granulométrica da alimentação da flotação convencional Figura 11 - Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos caracterização em planta piloto Figura 12 - Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos processo industrial Figura 13 - Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos Figura 14 - Balanço de Massas do processo industrial da usina de beneficiamento 34 Figura 15 - Balanço de Massas do processo de caracterização em planta piloto... 35

7 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Reservas e produção mundial de fosfato Tabela 2 - Reservas Fosfáticas Tabela 3 - Análises realizadas por fluxo amostrado Tabela 4 - Análise química da alimentação da flotação convencional Tabela 5 - Análise química da alimentação da microdeslamagem Tabela 6 - Análise química da alimentação da flotação de ultrafinos... 31

8 8 SUMÁRIO 1- Introdução Justificativa Objetivos Objetivo geral Revisão Bibliográfica Fosfato Lavra e beneficiamento mineral do depósito de Catalão/GO Partículas ultrafinas Caracterização Tecnológica Metodologia Coleta das amostras Caracterização Tecnológica em Planta Piloto Método Atual de caracterização em planta piloto Método incluindo a etapa de microdeslamagem no processo de caracterização da planta pilto, porém sem realizar a flotação de ultrafinos Analise granulométrica e análise química Resultados e Discussões Circuito Convencional Circuito de Ultrafinos Balanço de Massas Conclusões... 36

9 9 1- Introdução O conceito de desenvolvimento sustentável vem sendo buscado cada dia mais pela indústria mineral, principalmente com o esgotamento das jazidas com altos teores e o aumento do consumo de bens minerais. Devido a isso as empresas vêm buscando novas tecnologias de beneficiamento de minérios com teores mais pobres ou pela utilização dos mesmos para outras aplicações. Dentre as alternativas de beneficiamento desses minérios podemos citar o aproveitamento dos rejeitos das barragens, dos minérios ultrafinos, dentre outros. De acordo com esse pensamento o Complexo Mineroquímico de Catalão/GO da empresa Vale Fertilizantes implementou em 1995 o circuito de ultrafinos, buscando o aproveitamento dessas partículas para flotação. O circuito é composto inicialmente pela a deslamagem, alimentada por partículas ultrafinas com P80 em torno de 37 micrômetros, onde através de hidrociclones de 1,5" se efetua um corte em 5 micras em três estágios em série para adequação granulométrica da polpa ao circuito de flotação de ultrafinos. O circuito de flotação de ultrafinos é realizado em colunas rougher e cleaner e células mecânicas na etapa scavenger, onde ocorre um enriquecimento do teor de P2O5 em torno de 14% para 33,5%. Na figura 1 é apresentado o fluxograma esquemático do circuito de ultrafinos no beneficiamento da apatita pela empresa Vale Fertilizantes.

10 10 Figura 1- Fluxograma esquemático do circuito de ultrafinos no beneficiamento do minério fosfático da Vale Fertilizantes de Catalão/GO. Fonte: Autoria Própria

11 11 2- Justificativa A produção de concentrado ultrafino corresponde a cerca de 15% da produção global da unidade de Catalão da Vale Fertilizantes, sendo que este produto vem sendo buscado cada vez mais pelo mercado de fertilizantes, com isso torna-se necessária a caracterização tecnológica deste material, focando na otimização do circuito através da previsibilidade da alimentação do mesmo e buscando o aumento de produção. A caracterização tecnológica de minérios é uma etapa fundamental para o máximo aproveitamento de um recurso mineral. É um ramo especializado aplicado ao beneficiamento de minérios que estuda aspectos específicos da mineralogia dos minérios e as informações obtidas são utilizadas para desenvolvimento e otimização de processos.

12 12 3- Objetivos 3.1- Objetivo geral Avaliar a implementação de uma metodologia de caracterização da alimentação do circuito de ultrafinos do minério apatítico da Vale Fertilizantes Catalão/GO. Objetivos específicos: Suprir o planejamento de lavra de informações do circuito de ultrafinos; Auxiliar na operação do circuito; Garantir maior previsibilidade de resultados do circuito de ultrafinos por pilha que alimenta a usina de beneficiamento.

13 13 4- Revisão Bibliográfica 4.1- Fosfato O fósforo é o elemento químico de número atômico 15 da Tabela Periódica dos Elementos, presente em certa abundância na natureza sendo o décimo elemento mais comum, com uma concentração média de ppm na crosta terrestre e teores médios de ppm em carbonatitos, 650 ppm em granitos e 390 ppm em diabásios (HEINRIC, 1966; MASON, 1971). Este elemento é essencial para a vida vegetal e animal e, juntamente com o nitrogênio e o potássio, é indispensável na composição de fertilizantes usados na agricultura. De acordo com a tabela 1, em 2010 a produção nacional de rocha fosfática foi de milhões de toneladas, sendo o Brasil considerado o sexto maior produtor no ranking mundial (DNPM/SEDE; 2011). A tabela 1 ilustra as reservas e a produção mundial de fosfato. Tabela 1- Reservas e produção mundial de Fosfato Fontes: DNPM/DIPLAM, A utilização de materiais contendo fósforo como fertilizantes é tão antiga que não há registro de seu início. Excrementos de aves eram usados pelos cartagineses mais

14 de 200 anos a.c. e os incas utilizavam guano muito antes da chegada dos espanhóis (LOUREIRO et al., 2005). 14 O fósforo foi isolado pela primeira vez em 1669 pelo cientista alemão Henning Brandt ao evaporar grandes quantidades de urina humana. Só cem anos mais tarde o químico sueco Johan Gottlieb Gahn descobre sua presença nos ossos e dez anos depois no mineral piromorfita (fosfato de chumbo). Foi somente em 1840 que o químico alemão Justus Von Liebig formulou a base científica de produção de ácido fosfórico. Em 1842, o fazendeiro inglês Bennet Lawes patenteou um processo de acidulação de nódulos fosfatados (coprólitos) e deu a este produto o nome de superfosfato, que se mantém até hoje (WAGGAMAN, 1969). A obtenção de fósforo se dá principalmente a partir do beneficiamento de rocha fosfática contendo apatita (Ca5(PO4)3), conforme ilustrado na figura 2, que apresenta as seguintes variantes: hidroxiapatita, fluorapatita e clorapatita dependendo dos íons Hidróxido(OH-), Fluoreto(F-), e Cloreto(Cl-), respectivamente, presentes em sua estrutura cristalina. Apresenta como principais impurezas a hematita (Fe2O3) e o quartzo (SiO2) (PAIVA et al, 2004). Figura 2 - Apatita Fonte Banco de dados UNEFP O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de alimentos e o agronegócio é um dos mais fortes segmentos da sua economia: representa um terço da riqueza do país, 42% da receita de exportações e é responsável por 17,7 milhões de trabalhadores no campo (ANDEF, 2004).

15 15 Cerca de 80% das jazidas brasileiras de fosfatados naturais são, em geral, de origem ígnea com presença acentuada de rocha carbonatítica e minerais micáceos com baixo teor de P2O5, enquanto que em termos mundiais esse percentual está em torno de 17% (DNPM/DIPLAM, 2001.). As reservas totais de rocha fosfática no país, em 2000, chegam à casa dos quatro bilhões de toneladas e evoluíram numa taxa real de crescimento de 3,3% a.a. entre Dessas, cerca de 3,3 bilhões representam a soma das reservas medidas (56,6%) e indicadas (24,3% do total), com 222,3 milhões de toneladas de P2O5 contido na reserva medida (DNPM/DIPLAM, 2001). Esse patrimônio fosfático está distribuído nos estados produtores de Minas Gerais com 73,8%, Goiás com 8,3% e São Paulo com 7,3%, que juntos participam com 89,4% das reservas totais do país, seguido dos estados de Santa Catarina, Ceará, Pernambuco, Bahia e Paraíba, com os 10,6% restantes, conforme ilustrado na tabela 2 (DNPM/DIRIN, 2001). Tabela 2 - Reservas Fosfáticas 2000 Reservas Oficialmente Aprovadas de Rocha Fosfática 2000 UF Medida Indicada Minério Contido Teor (P2O5%) T Inferida Total BA , CE , GO , MG , PB , PE , SC , SP , Total , Fonte: DNPM/DIRIN, Os depósitos cubados relacionados a carbonatitos dos complexos de Araxá/Tapira (MG), Catalão/Ouvidor (GO), Jacupiranga/Cajati (SP) e o complexo alcalinocarbonatítico de Mairicuru (MA) ainda em estudo, estão relacionados aos

16 ambientes geológicos, onde ocorreu intensa atividade vulcânica, representando os denominados depósitos ígneos (DNPM/DIRIN, 2001). 16 Depósitos de origem sedimentar também ocorrem no país, em Estados do Nordeste, principalmente em Pernambuco, podendo ser ainda encontrado em locais de outros estados, como Minas Gerais município de Lagamar, onde ocorre depósito com rochas mineralizadas em fosfato nas unidades litológicas da formação Paraopeba, integrante do Grupo Bambuí, onde a sequência fosfática está encaixada em siltitos e folhelhos calcíferos, mostrando-se localmente pouco metamorfizada do Grupo Bambuí (DNPM/DIRIN, 2001) Lavra e beneficiamento mineral do depósito de Catalão/GO O complexo Ultramáfico de Catalão como é conhecido em termos geológicos, foi descoberto em 1884 pelo geólogo francês Eugene Hussak, porém somente em 1967 e o DNPM iniciou as prospecções da jazida, visando um programa conjunto de fosfato, nióbio e titânio. Em 1968 a METAGO deu continuidade às pesquisas e decidiu extrair e beneficiar o minério de fosfato. A jazida de fosfato da região de Catalão/Ouvidor formada por chaminés alcalinas, tem como objetivo a produção de concentrado de apatita para a fabricação de fertilizantes. O mineral-minério é a apatita e ocorre associado a outros minerais de titânio, nióbio, ferro, sílica e bário. No Brasil, a lavra das jazidas de fosfatos, totalmente mecanizada, é realizada a céu aberto. Os equipamentos utilizados variam de empresa para empresa e de mina para mina. Em Tapira (MG), a maior mina produtora de concentrados fosfáticos do Brasil, as bancadas têm 13 metros de altura. Já em Catalão I (GO) da empresa Vale Fertilizantes com lavra executada em duas cavas, os bancos têm 5 a 10 metros de altura e as bermas são de 15 metros (LOUREIRO et al, 2005). O processo de beneficiamento mineral de apatita tem como objetivo atingir um concentrado apatítico com a qualidade adequada para sua utilização como matéria prima na fabricação de fertilizantes. Isso significa que este deve ter um teor médio de P2O5 de 35% e baixos teores de impurezas (TESTA, 2008).

17 Os processos de beneficiamento de minérios fosfáticos, no Brasil, compreendem, normalmente as etapas de: (TESTA, 2008). 17 Britagem (primária, secundária e até terciária, por vezes); Estocagem e homogeneização; Moagem primária e separação magnética de baixo campo; Moagem secundária e classificação; Deslamagem; Concentração por flotação; Espessamento. No Complexo Mineroquímico de Catalão da Vale Fertilizantes segue-se o processo tradicional de beneficiamento de fosfato, conforme o fluxograma simplificado, figura 3. Figura 3 - Fluxograma simplificado de beneficiamento de rocha fosfática da Vale Fertilizantes Fonte: Autoria própria.

18 18 A produção de fertilizantes a partir de minérios fosfatados naturais é realizada em complexos industriais constituídos por unidades que podem agrupar-se numa mesma área ou atuarem separadamente, conforme ilustrado na figura 4 (LOUREIRO et al, 2005). Figura 4 - Esquema simplificado da produção de fertilizantes Fonte: Loureiro et al. (2005) Partículas ultrafinas Devido ao aumento do consumo de bens minerais e ao esgotamento dos jazimentos com altos teores, a indústria mineral vem sendo forçada a explorar os depósitos com baixos teores. Tal exploração vem provocando uma maior moagem para liberação dos minerais, gerando uma quantidade maior de partículas finas com granulométrica entre 40 e 13 µm e ultrafinas (< 13 µm) para serem processadas (TESTA, 2008). As partículas finas e ultrafinas possuem uma baixa recuperação na flotação. Dentre os fatores que influenciam na recuperação dessas partículas são (TESTA, 2008):

19 19 Baixa probabilidade de colisão com as bolhas devido a probabilidade de colisão, Alto arraste hidráulico pelas linhas de fluxos de água causado pela probabilidade de colisão das partículas; Alto consumo de reagentes devido à alta área superficial por unidade de massa; São mais passíveis ao mecanismo de slimes coating (recobrimento por lamas), devido à sua alta área superficial que torna as partículas mais reativas, São mais afetadas por íons em solução presentes na água de processo, devido a sua maior reatividade. A figura 5 apresenta a influência da granulometria na recuperação. Figura 5 - Efeito do tamanho das partículas na recuperação metalúrgica. Fonte: Testa, 2008 A flotação das partículas de lama junto com as partículas grossas prejudica a recuperação de partículas de melhor flotabilidade, tornando-a ineficiente devido à pequena massa, alta superfície específica e alta energia de superfície. Por isso a necessidade da retirada da lama (<5 µm) antes do processo de flotação (PAIVA et al, 2004). Com o desenvolvimento de novas tecnologias cada dia mais vem sendo possível aumentar a recuperação dessas partículas finas e ultrafinas. Dentre as principais

20 20 alternativas sugeridas têm-se processos que envolvem fase orgânica, processos de flotação em coluna, deslamagem realizada em micro hidrociclones, processos baseados na agregação de partícula (floculação por cisalhamento, a flotação transportadora e auto transportadora e condicionamentos em alta intensidade) e processos baseados na otimização de captura de bolhas (PAIVA et al, 2004). Na flotação em coluna, o problema da colisão entre as partículas e as bolhas é minimizado através da alimentação da polpa próxima ao topo da coluna e a alimentação do ar pelo fundo da coluna, originando-se assim um escoamento em contracorrente das partículas e das bolhas. Um dos fatores que auxiliam no aumento da recuperação das colunas é a diminuição da flotação por arraste hidráulico devido às elevadas alturas da camada de espuma e a utilização de água de lavagem. Além disso, a agitação é menor que na célula, minimizando o risco de destruição dos agregados formados (LUZ et al., 2004). No Complexo Mineroquímico de Catalão da Vale Fertilizantes o circuito de concentração por flotação é dividido em grossos, finos e ultrafinos. As colunas de flotação são utilizadas nos circuitos de finos e ultrafinos, sendo as etapas rougher e cleaner realizadas em colunas enquanto a etapa scavenger é realizada em células mecânicas. A produção de concentrados fosfáticos a partir de partículas ultrafinas (< 40 mm lamas ) que até pouco tempo eram descartadas, representa de 11 a 13% da produção nacional (PAIVA et al, 2004) Caracterização Tecnológica A caracterização tecnológica é uma etapa fundamental para o aproveitamento de um recurso mineral de forma otimizada, pois fornece ao engenheiro os subsídios mineralógicos e químicos necessários ao correto dimensionamento da rota de processo, ou permite identificar, com precisão, ineficiências e perdas em processos existentes, possibilitando a otimização do rendimento global de uma planta. Através dela é possível quantificar o mineral de interesse, ganga e a distribuição dos

21 elementos em cada um dos fluxos, permitindo assim o cálculo da recuperação dos mesmos nos processos (LUZ et al., 2004). 21 Além disso, permite o ajuste nas variáveis de processo a partir das características físicas e químicas dos minerais gerando informações potencialmente úteis na definição das rotas de processamento. A maneira de se caracterizar uma amostra de minério varia muito com a própria mineralogia e as propriedades inerentes ao minério, bem como com os objetivos e a abrangência da caracterização, com as possíveis rotas de processamento e com a disponibilidade de tempo, capacidade analítica e recursos financeiros (LUZ et al., 2004). No complexo Mineroquímico de Catalão da Vale Fertilizantes, a caracterização tecnológica tem como objetivo simular o processo industrial, possibilitando assim a identificação de algumas variáveis importantes de processo bem como suas características físicas e químicas. Dentre as variáveis de processos analisadas podemos destacar as seguintes: Tempo de moagem variável que indica a compacidade do minério permitindo assim identificar com antecedência possíveis problemas na moagem; Dosagens de reagentes; Recuperação mássica e metalúrgica global e em cada uma das etapas; Quantificação de lamas; Quantificação de material magnético.

22 22 5- Metodologia 5.1 Coleta das amostras Os testes foram realizados com amostras de polpa provenientes da usina de beneficiamento da Vale Fertilizantes, localizada em Catalão-GO, Brasil. Foram coletadas as seguintes amostras da pilha de alimentação usina de numeração 1768, para estudos da caracterização da alimentação da flotação de ultrafinos: 1. Alimentação da planta (ALPL); 2. Alimentação da flotação de grossos (PCG); 3. Alimentação da flotação de finos (PCF); 4. Alimentação da flotação de ultrafinos (ALFTU); 5. Alimentação da microdeslamagem do circuito de ultrafinos; 6. Lama final (LF). No circuito convencional da usina de beneficiamento da Vale Fertilizantes Complexo de Catalão/GO o minério retomado da pilha de homogeneização alimenta uma etapa de moagem de barras e passa por uma separação magnética de baixo campo onde é retirada a magnetita. O material não magnético alimenta uma etapa de moagem de bolas, sendo que o produto é classificado em hidrociclones, onde o underflow retorna para a moagem e o overflow alimenta uma etapa de deslamagem (1ª deslamagem) onde o overflow alimenta uma nova etapa de deslamagem (2ª deslamagem) e o underflow alimenta uma segunda etapa de moagem de bolas. O produto da moagem secundária de bolas é classificado em hidrociclones onde o underflow retorna para a moagem secundária de bolas e o overflow alimenta uma nova etapa de deslamagem (4ª deslamagem) sendo o underflow desta etapa é a alimentação da flotação de grossos e o overflow juntamente com o underflow da 2ª deslamagem alimenta outra etapa de deslamagem (3ªdeslamagem). O underflow da 3ª deslamagem é a alimentação da flotação de finos e o overflow juntamente com o overflow da 2ª deslamagem alimenta a microdeslamagem de ultrafino. A figura 6 representa os pontos amostrados no circuito convencional.

23 23 Figura 6 - Circuito Convencional da usina de beneficiamento de Catalão Fonte: Autoria Própria Já no circuito de ultrafinos da usina de beneficiamento, os overflows das etapas da 2ª e 3ª deslamagem, alimenta uma etapa de microdeslamagem (1ª microdeslamagem) onde o overflow é considerado lama final e o underflow alimenta uma nova etapa de microdeslamagem (2ª microdeslamagem) sendo que o overflow desta etapa é considerado lama final juntamente com o overflow da primeira etapa de microdeslamagem e o underflow alimenta outra etapa de microdeslamagem (3ª microdeslamagem). O overflow da 3ª microdeslamagem alimenta novamente o circuito de microdeslamagem e o underflow é a alimentação da flotação de ultrafinos. A figura 7 representa os pontos amostrados no circuito ultrafino.

24 24 Figura 7 - Circuito Ultrafino da usina de beneficiamento de Catalão Fonte: Autonomia própria A tabela 3 apresenta as análises que foram realizadas com as amostras coletadas no circuito industrial Tabela 3 - Análises realizadas Fluxo Composição Análise Granulométrica Alimentação 1ª X microdeslamagem Fonte : Autonomia Própria Análise química Caracterização em Planta Piloto ALPL ALPL X X PCG PCF Overflow 2ª deslamagem Overflow 3ª deslamagem Alimentação da flotação convencional LF ALFTU ALFTU X X Alimentação 1ª microdeslamagem X X X X

25 Caracterização Tecnológica em Planta Piloto A amostra da Alimentação da Planta foi utilizada na caracterização tecnológica em planta piloto, onde foram realizados ensaios seguindo duas metodologias: Método atual de caracterização em planta piloto; Método de caracterização em planta piloto incluindo a etapa de microdeslamagem, porém sem realizar a flotação de ultrafinos Método Atual de caracterização em planta piloto Foram utilizados os equipamentos rotineiros do circuito de caracterização da planta piloto de Catalão/GO, onde o processo é totalmente realizado em batelada e é contemplado por uma etapa de classificação realizada em peneirador industrial 50X50 cm com peneira de 65#, onde o oversize alimenta uma etapa de moagem em moinho de barras que permanace em circuito fechado com o peneiramento até que o oversize represente de 10 a 13% da alimentação da caracterização e o undersize desta etapa alimenta uma etapa de separação magnética de baixo campo com 1200 gauss, retirando a magnetita. O não magnético alimenta um circuito de deslamagem em hidrociclone de 40 cm e pressão de 4 psi onde o overflow é considerado lama final e o underflow a alimentação da flotação convencional. O produto da moagem alimenta uma etapa de separação magnética de baixo campo com 1200 gauss, onde a magnetita é retirada. O material não magnético desta etapa alimenta a flotação convencional juntamente com o underflow da deslamagem, conforme demonstrado na fígura 8.

26 26 Figura 8 - Fluxograma atual de caracterização tecnológica em planta piloto. Fonte: Autonomia própria Foram realizadas análise granulométrica e química das amostras coletadas neste circuito Método incluindo a etapa de microdeslamagem no processo de caracterização da planta pilto, porém sem realizar a flotação de ultrafinos Foram utilizados os equipamentos rotineiros do circuito de caracterização, incluindo um hidrociclone de 1 para microdeslamagem de ultrafinos. Sendo contemplado por uma etapa de classificação realizada em peneirador industrial 50X50 cm com peneira de 65#, onde o oversize alimenta uma etapa de moagem em moinho de barras que permanece em circuito fechado com o peneiramento até que o oversize represente de 10 a 13% da alimentação da caracterização e o undersize desta etapa alimenta uma etapa de separação magnética de baixo campo com 1200 Gauss, retirando a magnetita. O não magnético alimenta um circuito de deslamagem em

27 27 hidrociclone de 40 cm e pressão de 4 psi onde o overflow é alimenta o circuito de microdeslamagem em hidrociclone de 1 e o underflow a alimentação da flotação convencional. O produto da moagem alimenta uma etapa de separação magnética de baixo campo com 1200 gauss, onde a magnetita é retirada. O material não magnético desta etapa alimenta a flotação convencional juntamente com o underflow da deslamagem. O overflow da etapa de microdeslamagem é considerado lama final e o underflow é considerado a alimetação da flotação de ultrafinos. A etapa de flotação foi realizada com alimentação da flotação do circuito convencional, sendo que a amostra da alimentação da flotação de ultrafinos foi analisada e posteriormente descartada. A figura 9 representa os pontos amostrados no circuito incluindo a etapa de microdeslamagem, porém sem realizar a flotação de ultrafinos. Figura 9 - Fluxograma de caracterização tecnológica em planta piloto incluindo circuito de ultrafinos Fonte: Autonomia Própria Foram realizadas análise granulométrica e química das amostras coletadas neste circuito.

28 Analise granulométrica e análise química As análises granulométricas do material de granulometria grosseira foram realizadas utilizando peneirador suspenso na unidade da Vale Fertilizantes de Catalão, sendo que as análises granulométricas das partículas finas e ultrafinas foram realizadas utilizando o Malvern 2000 G no laboratório da unidade da Vale Fertilizantes de Araxá. As análises químicas foram realizadas na unidade da Vale Fertilizantes de Catalão, utilizando aparelho de fluorescência de raios X - PW AXIOS Todos os ensaios e análises foram realizados em triplicatas, para maior confiabilidade dos resultados.

29 29 6- Resultados e Discussões 6-1. Circuito Convencional A tabela 4 mostra os valores de teores médios das alimentações da flotação convencional coletadas no processo industrial e no processo de caracterização, sendo que o erro considerado aceitável para análise química é de 5%, baseado nos erros fundamentais do processo das etapas de preparação de amostras, fusão e análise por fluorescência de raios-x. Tabela 4 - Análise química da alimentação da flotação convencional Os resultados apresentados demostram que o processo de caracterização em planta piloto da alimentação da flotação apresenta um valor superior em teor de P2O5 ao processo industrial, com uma diferença significativa no de Fe2O3, indicando um processo de separação magnética de baixa concentração mais eficiente na planta piloto do que no processo industrial. O teor de P2O5 da alimentação da flotação de convencional do processo de caracterização em planta piloto apresenta uma diferença de 0,87 em relação ao processo industrial, desvio esse próximo ao desvio aceitável pela Planta Piloto da Vale Fertilizantes Catalão/GO baseado em seus métodos de QAQC para análise química de 0,84; A figura 10 apresenta a curva granulométrica do passante, respectivamente, para alimentações da flotação convencional coletadas no processo industrial e no processo em planta piloto.

30 30 Figura 10 - Curva Granulométrica da alimentação da flotação convencional Fonte: Autonomia própria De acordo com os resultados apresentados as características granulométricas da alimentação da flotação convencional em planta piloto representam o processo industrial Circuito de Ultrafinos A tabela 5 mostra os valores de teores médios das alimentações da microdeslamagem do circuito de ultrafinos coletadas no processo industrial e no processo em planta piloto.

31 31 Tabela 5- Análise química da alimentação da microdeslamagem Fonte: Autonomia própria O teor de P2O5 da alimentação microdeslamagem do processo de caracterização em planta piloro apresenta uma diferença de 0,90 em relação ao processo industrial, desvio esse superior ao desvio aceitável pela Planta Piloto da Vale Fertilizantes Catalão/GO baseado em seus métodos de QAQC para análise química de 0,67. A tabela 6 mostra os valores de teores médios das alimentações da flotação de ultrafinos coletadas no processo industrial e no processo de caracterização. Tabela 6- Análise química da alimentação da flotação de ultrafinos Fonte: Autonomia própria Os resultados apresentados demostram que o processo de caracterização da alimentação da flotação de ultrafinos apresenta um valor significativamente menor de teor de P2O5 comparado ao mesmo fluxo no processo industrial, causado possivelmente por uma alimentação com teor mais baixo da microdeslamagem no processo em planta piloto.

32 32 O teor de P2O5 da alimentação da flotação de ultrafinos do processo de caracterização apresenta uma diferença de 1,62 em relação ao processo industrial, desvio esse superior ao desvio aceitável pela Planta Piloto da Vale Fertilizantes Catalão/GO baseado em seus métodos de QAQC para análise química de 0,81. As figuras 11 e 12 apresentam as curvas granulométricas do passante para alimentações da flotação ultrafinos coletadas no processo de caracterização e no processo industrial, respectivamente. As análises granulométricas foram realizadas em triplicatas e de acordo com os dados podemos perceber uma boa reprodutibilidade dos resultados. Figura 11- Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos na caracterização Fonte: Autonomia própria

33 Figura 12- Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos usina 33 Fonte: Autonomia Própria A figura 13 apresenta a curva granulométrica do passante para alimentações da flotação de ultrafinos coletadas no processo industrial e no processo de caracterização. Figura 13- Análise granulométrica da alimentação da flotação de ultrafinos Fonte: Autonomia própria De acordo com o gráfico apresentado as características granulometrias da alimentação da flotação de ultrafinos do processo de caracterização em planta piloto representam o processo industrial.

34 Balanço de Massas A figura 14 representa o balanço de massas do processo de preparação da pilha 1768 do processo industrial da usina de beneficiamento da Vale Fertilizantes Complexo Catalão/GO. Figura 14- Balanço de Massas do processo industrial da usina de beneficiamento Fonte: Autonomia própria A figura 15 representa o balanço de massas do processo de preparação da pilha 1768 do processo caracterização em planta piloto.

35 35 Figura 15 - Balanço de Massas do processo caracterização em planta piloto Fonte: Autonomia própria Nas figuras 14 e 15 podemos observar que a separação magnética do circuito de caracterização é mais eficiente do que no processo industrial, enquanto a caracterização elimina 15,8% de massa magnética o processo industrial elimina 12,8%, isso explica o fato do teor de Fe2O3 da alimentação da flotação maior no processo industrial do que na planta piloto. A massa de alimentação da flotação convencional é similar em ambos os circuitos, sendo de 55,4% para o processo industrial contra 53,6 para a caracterização. Já a massa de alimentação da flotação de ultrafinos é relativamente menor na caracterização do que no processo industrial, sendo 9,8% e 5,8% respectivamente.

36 36 7- Conclusões Os resultados obtidos no presente trabalho de avaliação da implementação de uma metodologia de caracterização tecnológica em planta piloto da alimentação do circuito flotação de ultrafinos permitem estabelecer às seguintes conclusões: 1- Com base nos resultados do estudo é recomendado alterações na configuração da deslamagem convencional da caracterização, a fim de aproximar os resultados químicos das alimentações da flotação convencional e de ultrafinos. Após as devidas alterações, realizar novos testes para verificar novamente a eficácia da simulação do processo industrial; 2- Será necessária a realização de mais testes em um número maior de pilhas para garantir a representativa estatística dos resultados, porém o resultado obtido é um bom indicador da operacionalidade e representatividade do processo industrial através da rota proposta.

37 37 REFERÊNCIAS ANDEF (2004): Associação Nacional de Defesa Vegetal, disponível em:[ DNPM/DIPLAM; USGS Mineral Commodity Sumaries 2011; ANDA DNPM/DIRIN; USGS Balanço Mineral Brasileiro 2001; ANDA. DNPM/SEDE (2011): Sumário Mineral Fosfato [ HEINRICH, E.Wm. (1966): The Geology of Carbonatites, 607p. Rand Mc. Nally & Company. LOUREIRO, F.E.L; MELLO, M. M.; NASCIMENTO, M; CT Capítulo 7 Fosfato, CETEM, Rio de Janeiro, LUZ, A.B; SAMAPIO, J.A; ALMEIDA, S.L.M de; Tratamento de Minérios; 4ª Edição, Copyrigh, Rio de Janeiro, 2004 MASON, B.H (1971): Princípios de Geoquímica, Editora da USP / Ed. Polígono PAIVA, M.P; CAPPONI, F; MATIOLO, E: Flotação não-convencional de minérios de fosfato; Porto Alegre, Salão de iniciação cientifica-ufrgs, 2004 TESTA, F.G, Avanço na flotação de finos de minérios com condicionamento de alta intensidade, Porto Alegre, UFRGS, 2008 WAGGAMAN, Wm.H. ed. (1969a): Phosphoric Acid and Phosphate Fertilizers, Hafner Publising Company.