FLOTAÇÃO DE REJEITOS DO BENEFICIAMENTO GRAVIMÉTRICO DE CARVÃO MINERAL I. A. S. Brum & L. G. M. de Jesus Laboratório de Processamento Mineral Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Depósitos de carvão brasileiros
Perfil geológico
Carvão brasileiro - Altos níveis de impurezas (matéria mineral - pirita) Percentual de cinzas: 40% - 60% - Enxofre total 1,5% - 4% - Poder calorífico: 3.000 kcal/kg 4.200 kcal/kg - Carvão energético 43% de cinzas 2,3% de enxofre
Depois da etapa de concentração: Carvão brasileiro Problema - 50% - 60% do minério ROM é descartado na barragem de rejeitos. - Estima-se que no sul do Brasil existam 300 milhões de toneladas de rejeito de carvão. - Esta quantidade de resíduo demanda grande espaço físico. - Mudanças na topografia - Geração de drenagem ácida de minas (DAM)
MATERIAIS Amostras foram recebidas da Mineração Rio Deserto S.A. Criciúma SC A amostra foi homogeneizada e estocada em galões de 50 L. Teor de cinzas em torno de 65%. Teor de enxofre de cerca de 2,75%. A concentração da matéria volátil era de 15%.
MÉTODOS Duas correntes de rejeitos analisadas. 1) Efluente do hidrociclone material fino do hidrociclone 2) Efluente do tanque material fino das demais etapas do processo Essas duas amostras foram estudadas em células de flotação de bancada.
Retido (%) Parâmetros granulométricos e análises de cinzas dos dois materiais 100 80 60 40 Efluente do Ciclone Efluente do Tanque 20 0 +0,25-0,25+0,149-0,149+0,074-0,074 Faixa Granulométrica (mm)
Efluente tanque Efluente hidrociclone Parâmetros granulométricos e análises de cinzas dos dois materiais Fração, mm Massa, % Cinzas, % +0,25 mm 0,9 n.a. -0,25+0,149 mm 2,4 n.a. -0,149+0,074 mm 8,6 36,3-0,074 mm 88,1 65,3 Total 62,7 Fração, mm Massa, % Cinzas, % +0,25 mm 0 n.a. -0,25+0,149 mm 0,6 n.a. -0,149+0,074 mm 5,7 43,4-0,074 mm 93,8 65,6 Total 64,3
Flotação em bancada Uma máquina de flotação Denver, modelo LA 500, com célula de acrílico foi utilizada para estabelecer as condições de flotação.
Flotação em bancada A polpa foi feita com água com concentração de sólidos de 30% e agitada a uma velocidade de 900rpm em ph natural, em torno de 8. O tempo de condicionamento de reagentes foi de: Óleo diesel (5 min) Óleo de pinho (3 min) A flotação foi realizada sob agitação de 1000 rpm com fluxo de ar controlado.
Rec. Mássica/Cinzas (%) Recuperação de massa e teor de cinzas de ensaios de bancada Efluente do ciclone 60 40 20 Rec. Mássica Cinzas 0 50/200 50/300 100/300 100/400 200/50 200/100 200/300 [] Óleo diesel (g/t)/[] Óleo de pinho (g/t)
Rec. Mássica/Cinzas (%) Recuperação de massa e teor de cinzas de ensaios de bancada Efluente do tanque 60 40 20 Rec. Mássica Cinzas 0 50/200 50/300 100/300 100/400 200/50 200/100 200/300 [] Óleo diesel (g/t)/[] Óleo de pinho (g/t)
Flotação em coluna A coluna era feita de PVC com 3 m de altura e 4 polegadas de diâmetro. O borbulhador foi confeccionado a partir de um tecido poroso de um filtro industrial, o qual foi colocado sobre a parte cônica da coluna.
COLUNA DE FLOTAÇÃO - BIAS BIAS + : Q alim. < Q rej. - : Q alim. > Q rej.
Flotação em coluna Duas bombas peristálticas controlaram a vazão de alimentação e de rejeito. A polpa foi completada com água, para diferentes concentrações, em um tanque de 100 L, a ph 8. Tempo de adição de reagentes e de condicionamento eram: óleo diesel (5 min) e óleo de pinho (5 min). Com base nos resultados obtidos anteriormente foram analisados concentrações de 100 g / t de óleo diesel e 300 g / t de óleo de pinho.
Rec. Mássica/ Cinzas (%) Flotação em coluna Os testes de flotação em coluna foram divididos em três grupos. O primeiro grupo analisou um sistema com alta concentração de sólidos, cerca de 30%. 40 30 20 Rec. Mássica Cinzas 10 0 1,1/-0,2 1,5/-0,2 1,3/0,2 1,5/0,2 1,3/0,1 1,5/0,1 Var (cm/s)/ BIAS (cm/s)
Flotação em coluna No segundo grupo de testes, a polpa foi diluída e analisada em dois sistemas, o primeiro com uma concentração de sólidos de 9% e o outro com 4,5%. Ensaio Var (cm/s) Cp/p % V alim (cm/s) V rej. (cm/s) Massa, % Concentrado Cinzas, % S, (%) Rejeito Cinzas, % 02_A 1,0 23,82 31,65 2,51 73,98 02_B 1,2 9,0 20,92 31,42 2,66 71,13 02_C 1,3 25,67 28,90 2,53 72,71 02_D 1,7 1,37 1,14 23,93 30,28 2,41 86,20 02_E 1,0 46,07 31,44 2,52 78,14 02_F 1,2 47,28 31,63 2,34 79,05 4,5 02_G 1,3 46,51 31,38 2,54 78,31 02_H 1,7 58,47 30,40 2,59 79,54
Rec Mássica/Cinzas (%) 35 Flotação em coluna No segundo grupo de testes, a polpa foi diluída e analisada em dois sistemas, o primeiro com uma concentração de sólidos de 9% e o outro com 4,5%. Gráfico com resultados dos ensaios com Cp/p de 9% 30 25 20 15 Rec. Mássica Cinzas 10 5 0 1 1,2 1,3 1,7 Var (cm/s)
Rec. Mássica/Cinzas (%) Flotação em coluna Gráfico com resultados dos ensaios com Cp/p de 4,5% 60 50 40 30 20 Rec. Mássica Cinzas 10 0 1 1,2 1,3 1,7 Var (cm/s)
Flotação em coluna No último grupo de testes, a alimentação de flotação foi previamente submetida a uma deslamagem, removendo a fração menor que 325 # (-44 mm). Com isso, o material utilizado nos testes de flotação mostrou características granulométricas muito distintas do material das primeira e segunda baterias de testes, com 50% de material maior do que 0,149 milímetros. Após a deslamagem o teor de cinzas caiu para 51,6%. A concentração de sólidos na alimentação da polpa foi de cerca de 13%.
Rec Mássica/Cinzas Flotação em coluna Gráfico com resultados do último grupo de testes com BIAS negativo. 100 80 60 40 Rec. Mássica Cinzas 20 0 0,9/-0,05 1,5/-0,05 2,0/-0,05 0,9/-0,3 1,5/-0,3 0,9/-0,5 1,5/-0,5 Var (cm/s)/bias (cm/s)
Conclusões O tratamento deste material revela-se muito vantajoso, pois permite não só a redução da quantidade de material a ser descartado na barragem de rejeitos, aumentando a vida útil destas últimas, mas também a recuperação da matéria carbonosa, viabilizando uma possível blendagem com outros carvões. Neste estudo, foi possível observar a forte influência da concentração de sólidos sobre os parâmetros de separação analisados. Os melhores resultados foram obtidos com baixa concentração de sólidos, otimizando a capacidade de carga da coluna de flotação.
Conclusões O funcionamento da flotação em coluna com um valor baixo de bias negativo pode estabelecer condições de escoamento que permitam a recuperação de material fino. No entanto, nestas condições, a recuperação de partículas finas pelo aprisionamento e / ou arraste tende a ser significativo. Esses parâmetros devem ser examinados em uma continuação deste estudo. Apesar dos resultados obtidos até o momento, mais estudos são necessários. A questão da concentração de sólidos ainda precisa ser otimizado, visando um baixo teor de cinzas, recuperação mássica e a produtividade.
OBRIGADO