Efeito da adição de reagentes agregantes e de ligantes sobre a consistência em pastas minerais

• Main Author: Christian Anthony Hernandez Osorio
• Other Authors: George Eduardo Sales Valadao
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2007
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/MAPO-7REJ88

=== Current deposition of tailings from mineral processing operations is still based upon the sub aqueous disposal of tailings into tailings ponds, created by dams erected in natural valleys. On the other hand, surface disposal of tailings as mineral pastes has increasingly been seen as an advantageous alternative to conventional sub aqueous disposal forseveral reasons. Some of these advantages include improved water recovery, much smaller tailings areas footprints, and diminished environmental impacts, reduced overall costs and, for the case of cemented paste fill applied to underground works, increased orerecovery. The use of aggregants as polymeric flocculants and non-polymeric coagulants enhances solid-liquid separation techniques, eventually improving mineral paste production and transport operation.The addition of binders such as Portland cement, fly ash, meta-kaolin, silica fume, lime, and others can promote paste fill material with adequate resistance so it can be used as a filler of underground and surface cavities. Blends of cemented pastes, waste rocks and alltype of tailings (slimes, flotation tailings, etc) are possible. The objective of the current work is evaluating the different aggregants agents and binders performance for paste production to be used in the disposal of iron ore tailings. The basic methodology employed consisted of slump testing for paste consistency determination, rheological characterization and settling rate determination. As a support for the basic methodology, factorial design experiments were performed in order to assess response surfaces of the several parameters evaluated and their relationships throughout the current work. These parameters chiefly included the determination of the effects of aggregants (a coagulant and a polymeric flocculant) on the responses of consistency, settling rate and viscosity of the pastes prepared, and the influence of binders (metakaolin, fly ash and Portland cement) on the compression resistance of specimen. The effect of factors such as pH, solid concentration (as percent solids), content of fines (<37µm) on consistency (% of slump) and rheological parameters of the solid-liquid mixtures (apparent viscosity and rheological behavior) was also investigated. === A disposição de rejeitos produzidos pela mineração é ainda realizada, na grande maioria das usinas, em forma subaquática utilizando bacias ou barragens. Mas no último tempo a disposição desses produtos da mineração estão sendo também dispostos na forma de pasta, fato que obedece às diversas vantagens que exibe frente aos métodos convencionais de disposição de rejeitos em forma de polpas. Algumas dessas vantagens são: maior recuperação de água permitindo sua reciclagem no processo; maior quantidade de rejeitos disposta numa mesma área; menores impactos ambientais; menores custos de operação, maior recuperação de minério devido ao preenchimento de cavidades em minas subterrâneas ('backfill'). A utilização de agentes aglomerantes, como floculantes poliméricos e coagulantes, facilita o processo de separação sólido-líquido, gerando efeito benéfico na operação de produção da pasta mineral e na operação de transporte. A adição de ligantes como é o caso do cimento Portland, assim como de outros que estão sendo utilizados (cinza volante, metacaulins, cal, fumo de silica, etc.), permite cimentar as pastas minerais de modo que possam ser empregadas para preenchimento de cavas subterrâneas e também de forma superficial, devido a que sua incorporação proporciona uma resistência adequada após realizado o preenchimento. Também podem ser empregadas misturas de pasta cimentada, rochas, estéreis da mina e outros rejeitos da usina de mineração, tais como lamas, ultrafinos, rejeitos dos processos de concentração, dentre outros. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de diferentes reagentes orgânicos agregantes e de ligantes para a produção de 'pastefill' a ser empregado na disposição de rejeitos provenientes da mineração de ferro.Como metodologia fundamental foi considerada a realização de planejamentos fatoriais para determinar a maior ou menor influência dos agentes agregantes (coagulante e floculante polimérico) sobre as respostas de consistência (% ABT), velocidade de sedimentação e comportamento reológico; dos ligantes (metacaulins, cinza volante e cimento Portland) sobre a resposta mecânica da resistência à compressão; das variáveis adensamento de sólidos, pH e proporção de material fino (<37mm) sobre as respostas consistência (%ABT) e reologia da mistura sólido-líquido (viscosidade aparente e comportamento reológico).Dos resultados de ensaios realizados segundo os planejamentos fatoriais, podem estabelecerse as seguintes conclusões: a) em relação ao efeito dos agregantes estudados pode-se concluir que a adição de 20g/t do coagulante (sulfato de alumínio) representa a melhor condição de agregação para os sistemas de misturas sólido-lquido estudados; b) quanto a comportamento reológico mostraram melhores resultados aquelas misturas sólido-líquido dosadas com 20g/t de coagulante, seguidas pelas dosadas com 20g/t de floculante, não mostrando um bom resultado aquela dosada com 10g/t de cada agregante; c) somente na pasta de 75% de sólidos foi possível registrar diferenças de consistência empregando um cilindro de 'slump'; d) a melhor correlação dos modelos matemáticos obteve-se no caso da resposta consistência (%ABT) da pasta com 75% de sólidos atingindo um valor de 99,15%; e) para o caso do efeito dos ligantes estudados pode-se concluir que a adição de 4% em massa de cada um dos ligantes estudados (CP, ROM, ARC e CV) representaria a melhor condição para obter a maior resistência à compressão considerando a norma francesa de preparação de metacaulins; f) interessante é o resultado obtido com a adição de 4% de cinza volante e a condição de cura em seco a 40ºC dentro de estufa, mas devem ser considerados aspectos econômicos e de disponibilidade deste insumo escaso e de elevado custo no Brasil; g) quanto ao planejamento fatorial 23 referente aos fatores % de sólidos, pH e % de material fino se obteve que a condição mais favorável para o transporte da mistura sólido- líquido estaria representada pelo experimento 7 (70% de sólidos, pH equivalente a 9 e 80% de material fino), devido ao baixo valor da viscosidade aparente (281cP), seu comportamento totalmente tixotrópico no ciclo rotacional 1 - 20 - 1 rpm e seu elevado abatimento no teste de cone (90%); h) quanto a disposição do rejeito seria mais favorável a condição do experimento 6, dada a maior consistência da mistura sólido-líquido (somente 5% de abatimento); i) para ambas respostas estudadas (viscosidade aparente e %ABT) o efeito mais significativo foi aquele correspondente ao fator % de sólidos em massa (isso na faixa de estudo que foi de 70 a 80%); j) quanto aos modelos lineares tem-se que no caso da resposta % de abatimento obteve-se uma correlação boa de 85,16% e somente razoável para a viscosidade aparente de 61,07% (para 20 rpm de rotação da haste).